日本語AIでPubMedを検索
強く閉じ込められたペロブスカイト量子ドットをベースとした青色LED用バイポーラ・シェル・リサーフェシング
Bipolar-shell resurfacing for blue LEDs based on strongly confined perovskite quantum dots.
PMID: 32632321 DOI: 10.1038/s41565-020-0714-5.
抄録
コロイダル量子ドット（QD）固体は、電荷輸送の基礎研究やオプトエレクトロニクスへの応用が盛んに行われている新興の半導体である。デバイス製造に必要な高品質の量子ドット固体を形成するためには、合成に使用される長い有機配位子を短い配位子で置換し、量子ドット結合を増加させ、電荷輸送を向上させる必要があります。しかし、ペロブスカイト型QDでは、配位子交換に用いられる極性溶媒がイオン性の高いペロブスカイトを分解してしまいます。ここでは、ペロブスカイトQDをリサーフェシングすることで、内側のアニオンシェルと、陽イオンと極性溶媒分子からなる外側のシェルからなるバイポーラシェルを実現したことを報告する。外殻は負に帯電した内殻に静電吸着されている。このアプローチにより、従来報告されている低次元ペロブスカイトと比較して、キャリア移動度(≥0.01cmVs)が向上し、トラップ密度が低下した、強く閉じ込められたペロブスカイト型QD固体が得られた。青色発光QD膜は、90%を超えるフォトルミネッセンス量子収率を示した。この改善された移動度を利用して、CsPbBr QDをベースとした効率的な青色及び緑色発光ダイオードを作製することができた。トラップ密度を低減した青色デバイスの外部量子効率は12.3%であり、緑色デバイスの外部量子効率は22%であった。
Colloidal quantum dot (QD) solids are emerging semiconductors that have been actively explored in fundamental studies of charge transport and for applications in optoelectronics. Forming high-quality QD solids-necessary for device fabrication-requires substitution of the long organic ligands used for synthesis with short ligands that provide increased QD coupling and improved charge transport. However, in perovskite QDs, the polar solvents used to carry out the ligand exchange decompose the highly ionic perovskites. Here we report perovskite QD resurfacing to achieve a bipolar shell consisting of an inner anion shell, and an outer shell comprised of cations and polar solvent molecules. The outer shell is electrostatically adsorbed to the negatively charged inner shell. This approach produces strongly confined perovskite QD solids that feature improved carrier mobility (≥0.01 cm V s) and reduced trap density relative to previously reported low-dimensional perovskites. Blue-emitting QD films exhibit photoluminescence quantum yields exceeding 90%. By exploiting the improved mobility, we have been able to fabricate CsPbBr QD-based efficient blue and green light-emitting diodes. Blue devices with reduced trap density have an external quantum efficiency of 12.3%; the green devices achieve an external quantum efficiency of 22%.