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Highly Monodisperse PbS Quantum Dots with Facet Engineering for High-Radiance Light-Emitting Diodes in the NIR-II Window
ACS Photonics ( IF 6.5 ) Pub Date : 2022-12-29 , DOI: 10.1021/acsphotonics.2c01228 Manman Gong 1 , Fei Li 1 , Lei Wang 1 , Qiulei Xu 1 , Zhenghui Wu 1 , Huaibin Shen 1 , Lin Song Li 1 , Zuliang Du 1
ACS Photonics ( IF 6.5 ) Pub Date : 2022-12-29 , DOI: 10.1021/acsphotonics.2c01228 Manman Gong 1 , Fei Li 1 , Lei Wang 1 , Qiulei Xu 1 , Zhenghui Wu 1 , Huaibin Shen 1 , Lin Song Li 1 , Zuliang Du 1
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Solution-processed PbS quantum dot light-emitting diodes (QLEDs) with emission in the second near-infrared window (NIR-II, 1100–1700 nm) are excellent candidates as light sources for optical communication, night vision, and biomedical monitoring. However, it is still a tremendous challenge to achieve high-radiance PbS QLEDs due to serious QD surface traps and unbalanced charge injection. Herein, highly monodisperse PbS QDs with tailored facet growth were successfully synthesized by the continuous precursor injection method. The synthesized PbS QDs revealed a tunable absorption peak from 1200 to 1700 nm with a supernarrow full width at half-maximum (fwhm; <105 nm). The tailored surface facet growth effectively decreased the nonpolar (100) facet and surface defects. Furthermore, with a multilayered organic–inorganic hybrid architecture of indium tin oxide (ITO)/poly(ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate (PEDOT:PSS)/poly(9,9-dioctylfluorene-co-N-(4-(3-methylpropyl))-diphenylamine) (TFB)/PbS QDs/ZnO/Al, the novel infrared PbS QLED exhibited an excellent maximum radiance of 16.14 W sr–1 m–2 at 6.15 V with a shortwave-infrared electroluminescence at ∼1530 nm. Importantly, the NIR-II QLEDs using facet-tailored PbS QDs with the EL peak between 1100 and 1700 nm represented extremely high radiances. The excellent performances are ascribed to the passivated PbS QDs with a tailored surface facet and the hybrid device structure for charge injection balance. This work provides an effective approach for the preparation of high-quality PbS QDs and is expected to significantly boost the potential commercial applications of PbS NIR-II QLEDs.
中文翻译：
采用小面工程的高度单分散 PbS 量子点，用于 NIR-II 窗口中的高辐射发光二极管
在第二近红外窗口（NIR-II，1100–1700 nm）发射的溶液处理 PbS 量子点发光二极管 (QLED) 是光通信、夜视和生物医学监测光源的绝佳候选者。然而，由于严重的QD表面陷阱和不平衡的电荷注入，实现高亮度PbS QLED仍然是一个巨大的挑战。在此，通过连续前驱体注入方法成功合成了具有定制面生长的高度单分散的 PbS 量子点。合成的 PbS QD 显示出 1200 至 1700 nm 的可调吸收峰，具有超窄的半峰全宽（fwhm；<105 nm）。定制的表面刻面生长有效地减少了非极性（100）刻面和表面缺陷。此外，co - N- (4-(3-甲基丙基))-二苯胺) (TFB)/PbS QDs/ZnO/Al，新型红外 PbS QLED 在 6.15 V 下表现出优异的最大辐射亮度，为 16.14 W sr –1 m –2〜1530 nm 的短波红外电致发光。重要的是，使用刻面定制的 PbS QD 的 NIR-II QLED 的 EL 峰值在 1100 至 1700 nm 之间，具有极高的辐射率。优异的性能归功于具有定制表面刻面的钝化 PbS 量子点和用于电荷注入平衡的混合器件结构。这项工作为制备高质量 PbS QD 提供了一种有效的方法，有望显着促进 PbS NIR-II QLED 的潜在商业应用。
更新日期：2022-12-29
中文翻译：
采用小面工程的高度单分散 PbS 量子点，用于 NIR-II 窗口中的高辐射发光二极管
在第二近红外窗口（NIR-II，1100–1700 nm）发射的溶液处理 PbS 量子点发光二极管 (QLED) 是光通信、夜视和生物医学监测光源的绝佳候选者。然而，由于严重的QD表面陷阱和不平衡的电荷注入，实现高亮度PbS QLED仍然是一个巨大的挑战。在此，通过连续前驱体注入方法成功合成了具有定制面生长的高度单分散的 PbS 量子点。合成的 PbS QD 显示出 1200 至 1700 nm 的可调吸收峰，具有超窄的半峰全宽（fwhm；<105 nm）。定制的表面刻面生长有效地减少了非极性（100）刻面和表面缺陷。此外，co - N- (4-(3-甲基丙基))-二苯胺) (TFB)/PbS QDs/ZnO/Al，新型红外 PbS QLED 在 6.15 V 下表现出优异的最大辐射亮度，为 16.14 W sr –1 m –2〜1530 nm 的短波红外电致发光。重要的是，使用刻面定制的 PbS QD 的 NIR-II QLED 的 EL 峰值在 1100 至 1700 nm 之间，具有极高的辐射率。优异的性能归功于具有定制表面刻面的钝化 PbS 量子点和用于电荷注入平衡的混合器件结构。这项工作为制备高质量 PbS QD 提供了一种有效的方法，有望显着促进 PbS NIR-II QLED 的潜在商业应用。
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