量子點發(fā)光二極管（Quantum-Dots Light Emitting Diode, 簡稱QLED）因其具有窄的電致發(fā)光光譜、高的色純度及廣色域、對環(huán)境水氧敏感度相對較低且可全溶液法印刷制備、輕薄、柔性等諸多優(yōu)勢，被公認為印刷顯示技術(shù)未來的重要方向。TFB是目前高性能QLED器件研究中使用最廣、性能最突出的空穴傳輸層材料。Adsdyes、住友化學(xué)等企業(yè)正在大力推動TFB材料進入印刷QLED顯示產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。 然而，當(dāng)TFB用于噴墨打印QLED多層器件時, 盡管發(fā)光層墨水采用正交溶劑，TFB膜還是會受到層間侵蝕的些許影響，從而影響QLED的效率與壽命。
為提升TFB的抗侵蝕能力，中科院蘇州納米所蘇文明研究員團隊設(shè)計合成了系列新型的線性雙二苯甲酮交聯(lián)劑（BPO4、BPO6和BPO8），可以助力TFB空穴傳輸層形成近100%的抗溶劑效果且提升薄膜致密性。在較溫和的光熱協(xié)同交聯(lián)固化條件下（120°C和365 nm UV光照16 mW cm-2）， TFB中摻入3.33%的BPO，即可發(fā)生交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)完全抗溶劑；交聯(lián)反應(yīng)拉近了分子間的距離使膜層更致密還增強了其空穴傳輸能力，有助于進一步提升量子點發(fā)光層中的載流子注入平衡。通過優(yōu)化BPO分子中的烷基鏈長，基于BPO6的交聯(lián)TFB制備的QLED實現(xiàn)了16.77%的最高EQE（20.22 lm W-1, 22.72 cd A-1），相比純TFB參比器件性能提升了近20%。該器件還展現(xiàn)了優(yōu)秀的器件效率roll-off穩(wěn)定性，在亮度達到20000 cd m-2時，其EQE較峰值EQE僅滾降了1.73%。該研究證明了一種合成簡單、易提純的小分子交聯(lián)劑策略，可以用于改善聚合物HTL成膜及印刷工藝，同時提高QLED器件的效率和穩(wěn)定性，有望在印刷QLED顯示中得到應(yīng)用推廣。
圖1.（a）基于TFB與BPO的交聯(lián)型抗溶劑性空穴傳輸層的構(gòu)筑；（b）交聯(lián)反應(yīng)的機理；（c）BPO系列材料的合成路線與（d）分子靜電勢。
圖2.（a-c）(a) TPB:BPO4, (b) TPB:BPO6, (c) TPB:BPO8在20:1交聯(lián)后與氯苯溶劑清洗后的紫外-可見光吸收光譜，可以獲得100%的溶劑保留，（d）不同摻雜比例下的交聯(lián)TFB:BPO薄膜使用氯苯溶劑清洗后的紫外-可見光吸收光譜（抗溶劑性） （e）交聯(lián)前后薄膜的厚度變化。
圖3.（a）TFB, TPB:BPO4, TPB:BPO6, TPB:BPO8的AFM高度直方圖，（b）時間分辨光致發(fā)光光譜和（c）不同薄膜的熒光量子產(chǎn)率。
圖4.（a）QLED 器件結(jié)構(gòu)，（b）各功能層的能級排布, （c）基于不同空穴傳輸層的QLED器件的電致發(fā)光光譜EL，（d） 紅光QLED的CIE 1931坐標(biāo)@1000 cd m-2。
圖5.（a）電流密度-電壓-亮度曲線，（b）電流密度-亮度曲線，（c）功率效率-亮度曲線，（d）外量子效率-亮度曲線。
圖6.（a）單電子和單空穴器件，（b）器件壽命測試結(jié)果。
相關(guān)工作以 Linear cross-linkers enabling photothermally cured hole transport layer for high-performance quantum dots light-emitting diodes with ultralow efficiency roll-off為題發(fā)表于Chemical Engineering Journal 2022, 439, 135702。中科院蘇州納米所器件部&印刷電子技術(shù)中心的易袁秋強博士為論文的第一作者兼通訊作者，蘇文明研究員為論文共同通訊作者。材料科學(xué)姑蘇實驗室及東南大學(xué)為文章共同貢獻單位。該論文工作要感謝中國博士后科學(xué)基金和江蘇省自然科學(xué)青年基金等項目資金資助，同時感謝蘇州納米所納米真空互聯(lián)實驗站(Nano-X)提供的測試幫助。 論文鏈接：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1385894722012025
文章來源：中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
