磷化铟（InP）量子点已经实现了无重金属、发射线宽窄且物理柔性的发光二极管（LED）。然而，高性能红色InP/ZnSe/ZnSLED中的电子传输层ZnO/ZnMgO存在高缺陷密度，当沉积在InP上时会猝灭发光，并导致由于陷阱从ETL迁移到InP发射层而导致的性能下降。

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作者认为，ZnS外壳上Zn²⁺陷阱的形成，以及ZnO/ZnMgO和InP之间的硫和氧空位迁移，可能是造成这一问题的原因。因此，加拿大多伦多大学的研究人员合成了一种双功能ETL，旨在局部和原位钝化Zn²⁺陷阱，并防止层间空位迁移。报告了具有15%的EQE和超过12000 cd m⁻²的亮度的红色InP LED；这代表了基于有机ETL的红色InP LED的记录。相关论文以题目为“BifunctionalElectron-Transporting Agent for Red Colloidal Quantum Dot Light-Emitting Diodes”发表在J. Am. Chem. Soc.期刊上。

论文链接：

/doi/10.1021/jacs.2c13677

胶体量子点发光二极管（QD-LED）结合了显示器的颜色纯度、结构多样性、可调带隙和低成本溶液处理。发射是由空穴和电子传输层注入的电荷载流子的复合产生的。电子传输层（ETL）的研究相对不足，材料系统主要集中在无机金属氧化物（ZnMgO、ZnO和SnO₂）上。InP/ZnSe/ZnS核壳基LED为高效LED提供了一条无重金属的路线。通过优化其ZnMgO或ZnO ETL，已实现高性能红色InP LED（外部量子效率，EQE>15%）；然而当使用其他ETL材料时，性能降至<15%。ZnO/ZnMgO ETL存在缺陷：这些ETL在InP上的沉积会导致光致发光量子产率（PLQY）下降，并且由于陷阱从ETL迁移到发射层而导致LED退化。

在ZnMgO ETL和发射极之间插入额外的钝化层可以部分缓解PLQY下降和器件退化，但这需要精细的厚度控制到单层极限，以最大限度地减少导电势垒，使制造过程复杂化。有机和有机-无机混合ETL系统解决了ZnMgO/ZnO ETL中的PLQY猝灭问题，但这些ETL系统的失配能带排列和低电导率施加了限制，导致EQE较差。已经提出了各种ETL来提高红色InP LED的性能，但它们要么表现出较差的效率（<15%），要么需要复杂的制造工艺，包括双重ETL层蒸发和精细的厚度控制。开发新的ETL系统来取代高效InP LED中的ZnO/ZnMgO，这对该领域来说是一个重要的挑战。（文：爱新觉罗星）

图1。双功能ETL钝化和保护LED中的InP/ZnSe/ZnS量子点。

图2:不同电子传输层的InP膜的稳态和时间相关光谱。

图3。使用CNT₂T ETL对InP/ETL界面的影响。

图4。LED性能。

总之，作者报告了一种双功能ETL，它能够实现最高性能的基于有机ETL的红色InP基LED，最大亮度为12000 cd m⁻²。与ZnMgO对照相比，有机ETL中CN基团的原位钝化和保护提供了1.4倍的EQE改进。综合理论和实验结果表明，CNT2T可以防止LED工作过程中S−迁移和氧空位的形成。这项工作为ETL开发提供了一个新的视角，并为开发更合适的多功能ETL提供了机会。