钴掺杂ZnO电子传输层优化钙钛矿型纳米晶LED性能
金属卤化物钙钛矿纳米晶（PNC）发光器件（LED）具有可调谐的带隙和高的颜色纯度，在未来的超高清晰度显示应用中具有广阔的前景。平衡载流子注入是实现高效发光二极管的必要条件。
在此，吉林大学的学者将钴（Co）掺杂到ZnO中，以调节原始电子传输层（ETL）的电子迁移率，并抑制ZnO/EML界面处的激子猝灭，这是由于氧空位的钝化以及由于CO2+诱导的深杂质能级捕获电子而导致的电子浓度降低。此外，由于尺寸限制效应，带隙变宽。所有这些都有利于在操作过程中实现平衡电荷注入。因此，最大亮度从867 cd m−2增加至1858 cd m−2，外部量子效率（EQE）提高了70%。通过在共掺杂ZnO LED中进一步引入聚乙烯亚胺（PEI）层，EQE达到13.0%。相关论文以题目为“Optimizing the Performance of Perovskite Nanocrystal LEDs Utilizing Cobalt Doping on a ZnO Electron Transport Layer”年发表在The Journal of Physical Chemistry Letters期刊上。
全无机金属卤化物钙钛矿纳米晶（PNC）由于其高的光致发光量子产率（PLQYs）、可调谐波长和宽的色域，已成为下一代显示器的优秀候选材料。自从第一个PNC LED实现以来，已经做出了显著的努力来提高LED的性能。到目前为止，PNCLED的外部量子效率（EQE）通过优化PNC特性达到23.4%，通过半球透镜的有效光提取达到45.5%。除了高辐射效率和高出耦合效率外，平衡载流子注入也是高效PNC LED的一个重要因素，因为LED中电子和空穴注入的不平衡将增加发射层（EML）中俄歇复合的几率，从而限制PNC LED的性能。
为了平衡PNC发光二极管中的载流子注入，人们做出了许多努力来优化PNC发光二极管中电荷传输层（CTL）的载流子迁移率和不同层之间的能级。最基本的工作是根据EML的载流子迁移率和能级结构选择合适的CTL材料。考虑到ZnO会导致量子点猝灭和载流子注入不平衡，Yang等人选择了TmPPPyTz代替ZnO，避免了猝灭，实现了LED中的电荷平衡。此外，一些有机材料，如全氟离聚物（PFI）和聚乙烯亚胺（PEI）被用作界面层，通过调节触点处的界面能级来改善LED性能。
引入一些掺杂剂也是调节CTL载流子传输特性的有效策略。例如，Li掺杂的TiO2电子传输层（ETL）和NaCl掺杂的PEDOT:PSS被证明可以有效地平衡器件中的电荷注入，从而提高LED性能。在众多的CTL材料中，ZnO由于其易制备、环境稳定性和优良的电子迁移率等优点，常被用作ETL。尽管如此，大多数有机空穴传输层（HTL）材料的空穴迁移率比ZnO的电子迁移率小；因此，过量的电子将积聚在ZnO/EML的界面上，导致LED中的载流子不平衡并限制LED的性能。
图1。(a） X射线衍射图和（b−f） Zn掺Co的TEM图像（插图为相应的HRTEM图像）。（g1−g3）共掺杂ZnO NCs中Zn、Co和O元素的元素映射。
图2。（a） Zn掺Co的归一化吸收光谱。（b）由（a）转换而来的Tauc图。（c）UPS光谱。（e）纯电子器件。（f）PL光谱和（g）寿命。
图3。（a）器件的结构图和（b）横截面SEM图像。（c）各功能层的能级能带图。（d）发光二极管的发光；插图显示了EL图案的颜色坐标。（e）电流密度和亮度与偏置电压。（f） EQE与电流密度的关系。
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