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Engineering Rhombus Carbon Quantum Dots for High-Performance Deep-Blue LEDs with External Quantum Efficiency Exceeding 4.5%
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2023-06-27 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c01817 Peng Huang 1 , Jie-Rong Yu 1 , Ming-Zhu Li 1 , Mu-Han Zhou 1 , Fentahun Wondu Dagnaw 1 , Jing-Xin Jian 1 , Qing-Xiao Tong 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2023-06-27 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c01817 Peng Huang 1 , Jie-Rong Yu 1 , Ming-Zhu Li 1 , Mu-Han Zhou 1 , Fentahun Wondu Dagnaw 1 , Jing-Xin Jian 1 , Qing-Xiao Tong 1
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Achieving a high-performance carbon dots-based light-emitting device (CDLED) has long been a dream of the scientific community on account of its intrinsic merits of non-toxicity, cost-effectiveness, environmental-friendliness, and high stability. However, the bottleneck problems of low external quantum efficiency (EQE) and poor color purity limit the application of deep-blue CDLEDs. This work reports a series of rhombus CDs with a graphitized core and an alkyl passivation shell. The optimal m-CD exhibits a dramatically high photoluminescence quantum yield (PLQY) of 97.2% in solution and 82% in solid, exceeding all the previously reported CD materials for LED devices. The deep-blue CDLED using m-CD as an emitter demonstrates a bright, efficient, and high-color-purity emission, with a maximum luminance of 740.6 cd m–2, a maximum EQE of 4.51%, and CIE coordinates of (0.15, 0.07) closely approaching the high-definition television standard color Rec. BT.709 (0.15, 0.06) specification. The EQEmax of the m-CDLED device notably exceeds all previously reported blue LEDs using carbon quantum dots as emitters. This work will set the stage for developing the next generation of high-performance deep-blue CDLEDs.
中文翻译：
工程菱形碳量子点用于高性能深蓝色 LED，外部量子效率超过 4.5%
实现高性能碳点发光器件（CDLED）长期以来一直是科学界的梦想，因为它具有无毒、成本效益、环境友好和高稳定性的内在优点。然而，外量子效率（EQE）低和色纯度差的瓶颈问题限制了深蓝色CDLED的应用。这项工作报告了一系列具有石墨化核和烷基钝化壳的菱形 CD。最佳的 m-CD 表现出极高的光致发光量子产率 (PLQY)，在溶液中为 97.2%，在固体中为 82%，超过了之前报道的所有用于 LED 器件的 CD 材料。使用 m-CD 作为发射器的深蓝色 CDLED 表现出明亮、高效、高色纯度的发射，最大亮度为 740.6 cd m –2，最大 EQE 为 4.51%，CIE 坐标为（0.15，0.07），非常接近高清电视标准色彩 Rec。BT.709（0.15、0.06）规范。m-CDLED 器件的EQE max明显超过了之前报道的所有使用碳量子点作为发射器的蓝色 LED。这项工作将为开发下一代高性能深蓝色 CDLED 奠定基础。
更新日期：2023-06-27
中文翻译：
工程菱形碳量子点用于高性能深蓝色 LED，外部量子效率超过 4.5%
实现高性能碳点发光器件（CDLED）长期以来一直是科学界的梦想，因为它具有无毒、成本效益、环境友好和高稳定性的内在优点。然而，外量子效率（EQE）低和色纯度差的瓶颈问题限制了深蓝色CDLED的应用。这项工作报告了一系列具有石墨化核和烷基钝化壳的菱形 CD。最佳的 m-CD 表现出极高的光致发光量子产率 (PLQY)，在溶液中为 97.2%，在固体中为 82%，超过了之前报道的所有用于 LED 器件的 CD 材料。使用 m-CD 作为发射器的深蓝色 CDLED 表现出明亮、高效、高色纯度的发射，最大亮度为 740.6 cd m –2，最大 EQE 为 4.51%，CIE 坐标为（0.15，0.07），非常接近高清电视标准色彩 Rec。BT.709（0.15、0.06）规范。m-CDLED 器件的EQE max明显超过了之前报道的所有使用碳量子点作为发射器的蓝色 LED。这项工作将为开发下一代高性能深蓝色 CDLED 奠定基础。
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