【新材(cai)料(liao)案例(li)】顯示(shi)科技未(wei)來技術 - QLED納(na)米新材(cai)料(liao)

1. 形貌(mao)表征(zheng)

納(na)米顆(ke)粒的(de)形態(tai)和結構性質(zhi)還(hai)通過HRTEM觀(guan)察(cha)進行(xing)了(le)進壹(yi)步(bu)表征(zheng)。

• 圖(tu)3c展(zhan)示(shi)了使用(yong)康寧(ning)AFR合成(cheng)的(de)Zn_1-xMg_xO納(na)米顆(ke)粒的(de)尺(chi)寸(cun)和形態(tai)的(de)HRTEM圖(tu)像。在(zai)60°C下(xia)合成(cheng)的(de)Mg離(li)子(zi)濃(nong)度(du)為(wei)x = 15%的(de)Zn_1-xMg_xO納(na)米顆(ke)粒具有(you)均勻的(de)尺(chi)寸(cun)分(fen)布，從2.5到(dao)4.5 nm不(bu)等，平(ping)均直(zhi)徑為(wei)3.5 nm，如圖(tu)3c所(suo)示(shi)。

• 圖3c的(de)插(cha)圖(tu)是從(cong)壹個(ge)Zn_1-xMg_xO納(na)米顆(ke)粒記錄的(de)代表性(xing)HRTEM圖像，顯示(shi)了納(na)米晶(jing)體的(de)細(xi)節(jie)和其單晶(jing)性質。晶(jing)格的(de)顯(xian)示(shi)圖像與纖(xian)鋅礦ZnO的(de)(002)平(ping)面相(xiang)匹(pi)配，略小於(yu)標(biao)準值(zhi)0.52 nm。這是Mg離(li)子(zi)嵌入ZnO晶(jing)格的(de)證(zheng)據，因為(wei)Mg離(li)子(zi)的(de)半(ban)徑(jing)（0.57 Å）略小於(yu)Zn離(li)子(zi)的(de)半(ban)徑(jing)（0.60 Å），並(bing)且Zn離(li)子(zi)與(yu)Mg離(li)子(zi)的(de)置(zhi)換(huan)將(jiang)導(dao)致晶(jing)格的(de)收縮。

使用(yong)AFM分(fen)析(xi)測量了(le)從使(shi)用(yong)AFR和傳統壹鍋(guo)法合成(cheng)的(de)Zn_1-xMg_xO納(na)米顆(ke)粒形成(cheng)的(de)薄膜的(de)表(biao)面(mian)形貌(mao)，如圖(tu)3d、e所(suo)示(shi)。

• 使用(yong)AFR合成(cheng)的(de)Zn_1-xMg_xO納(na)米顆(ke)粒形成(cheng)的(de)薄膜的(de)表(biao)面(mian)粗(cu)糙度為(wei)0.72 nm，

• 而傳(chuan)統壹鍋(guo)法合成(cheng)的(de)薄膜的(de)表(biao)面(mian)粗(cu)糙度為(wei)1.77 nm。

AFR合成(cheng)的(de)納(na)米顆(ke)粒形成(cheng)的(de)更(geng)光滑的(de)表(biao)面(mian)保(bao)證了(le)它(ta)與其(qi)他(ta)功能(neng)層(ceng)之(zhi)間更(geng)好(hao)的(de)接(jie)觸(chu)界面和更(geng)高(gao)效(xiao)的(de)電(dian)荷(he)註(zhu)入(ru)，例如(ru)在(zai)制(zhi)備(bei)QLED等電子(zi)器(qi)件(jian)時(shi)。與釜(fu)式反(fan)應器(qi)相比(bi)，康寧(ning)LRS流(liu)動光化學(xue)反(fan)應器(qi)顯著(zhu)提高(gao)了時(shi)空產(chan)量（STY），提高(gao)了37倍。

2. 光譜表(biao)征(zheng)

近(jin)紫(zi)外吸收測量能(neng)夠(gou)確定(ding)這些NPs中(zhong)的(de)量(liang)子(zi)限(xian)制效應。在(zai)這裏，測量了(le)紫(zi)外-可(ke)見吸收光譜，以(yi)研究帶隙變(bian)化(hua)與鎂離(li)子(zi)濃(nong)度(du)增加(jia)之(zhi)間的(de)關(guan)系(xi)。

圖4. AFR合成(cheng)的(de)NP（a）和傳統壹鍋(guo)法合成(cheng)的(de)NP在(zai)不(bu)同(tong)Mg摻(chan)雜濃度(du)下(xia)的(de)紫(zi)外-可(ke)見吸收光譜

對(dui)於(yu)通過AFR和傳統壹鍋(guo)法合成(cheng)的(de)NPs，如(ru)圖(tu)3a、b的(de)吸收光譜所(suo)證(zheng)實的(de)，帶(dai)隙(xi)的(de)藍(lan)移(yi)隨(sui)著Mg摻雜(za)濃度的(de)增(zeng)加(jia)而(er)發(fa)生。

• 值(zhi)得(de)註(zhu)意(yi)的(de)是，對(dui)於(yu)由(you)AFR合成(cheng)的(de)NPs，在(zai)x=0%至(zhi)x=15%的(de)摻(chan)雜(za)範(fan)圍(wei)內，帶隙的(de)增(zeng)加(jia)與(yu)Mg濃(nong)度的(de)增(zeng)加(jia)幾(ji)乎是線(xian)性的(de)。

• 當(dang)摻(chan)雜(za)濃(nong)度進壹(yi)步(bu)增加(jia)到(dao)x=20%時(shi)，帶隙(xi)變(bian)化(hua)的(de)斜(xie)率變(bian)得(de)平(ping)滑，表明(ming)最佳(jia)摻(chan)雜(za)濃(nong)度(du)在(zai)x=5%左(zuo)右，如圖4a所(suo)示(shi)。

• 在(zai)傳(chuan)統(tong)的(de)壹(yi)鍋(guo)合成(cheng)方(fang)法的(de)情況(kuang)下(xia)，帶隙(xi)隨著Mg摻雜(za)濃度的(de)增(zeng)加(jia)而(er)發(fa)生不(bu)規(gui)則(ze)變(bian)化(hua)，如圖4b所(suo)示(shi)。

3.制備(bei)不(bu)同(tong)紅色QLED並比(bi)較性(xing)能(neng)表現(xian)

為(wei)了研(yan)究通過AFR和傳統壹鍋(guo)法合成(cheng)的(de)Zn_1-xMg_xO NPs的(de)電(dian)子(zi)傳(chuan)輸(shu)特性(xing)，用(yong)Zn_1-xMg_xO（x=15%）NPs制備(bei)了紅色QLED器件(jian)，並(bing)標記為(wei)器件(jian)A（AFR合成(cheng)）和B NPs（壹鍋(guo)合成(cheng)）。

圖5.（a） QLED的(de)原(yuan)理(li)圖(tu)，（b） J−V−L，（c）EQE−L、（d）C.E.−L和（e）P.E.−L特性，（f） 兩個(ge)樣(yang)本(ben)的(de)載(zai)波(bo)移(yi)動(dong)性。

它(ta)們(men)性(xing)能(neng)的(de)綜(zong)合比(bi)較如(ru)圖(tu)4所(suo)示(shi)：

• 圖5a顯示(shi)了典型的(de)器(qi)件(jian)結(jie)構。

• 圖5b中(zhong)紅色QLED的(de)電(dian)流(liu)密度(du)-亮(liang)度-電壓(ya)（J−L−V）曲線所(suo)示(shi)，設備(bei)A的(de)開啟電(dian)壓(ya)為(wei)1.92 V。在(zai)8835 cd m⁻²的(de)亮(liang)度(du)下(xia)，設備(bei)A最大(da)EQE達(da)到(dao)12.1%，對(dui)應於(yu)17.56 cd A⁻¹的(de)最大(da)電(dian)流(liu)效率（C.E.）和18.21 lm W⁻¹的(de)功率效率（P.E.），如圖5c−E所(suo)示(shi)。

• 與器件(jian)B相(xiang)比(bi)，器件(jian)A的(de)導(dao)通電壓降低(di)了1.5%，EQE、C.E.和P.E.分(fen)別提高(gao)了25.13%、21.6%和26.9%。

• 圖5b還(hai)表(biao)明(ming)，在(zai)0至(zhi)2.04V的(de)低(di)電壓(ya)下(xia)，器(qi)件(jian)A的(de)電(dian)流(liu)密度(du)低(di)於(yu)器(qi)件(jian)B的(de)電(dian)流(liu)密度(du)，這意(yi)味著器件(jian)A的(de)漏(lou)電(dian)流(liu)較低(di)。據信，Zn_1-xMg_xO NPs的(de)均勻尺(chi)寸(cun)分(fen)布是低(di)漏電(dian)流(liu)的(de)原(yuan)因(yin)，因(yin)為(wei)形成(cheng)了(le)更(geng)光滑的(de)表(biao)面(mian)。如(ru)支持信息內的(de)另(ling)壹個(ge)觀(guan)察(cha)結果(guo)表明(ming)，器件(jian)A的(de)發(fa)光均勻性(xing)和壽(shou)命(ming)均優於(yu)器(qi)件(jian)B。

所(suo)有(you)上(shang)述性能的(de)提高(gao)都是器(qi)件(jian)A（AFR合成(cheng)NPs）中(zhong)作(zuo)為(wei)ETL的(de)Zn_1-xMg_xO NP的(de)更(geng)均勻的(de)尺(chi)寸(cun)分(fen)布帶來的(de)的(de)好(hao)處。