Сотрудники лаборатории нано-биоинженерии (ЛНБИ) НИЯУ МИФИ Павел Самохвалов, Мария Звайгзне и ведущий учёный лаборатории Игорь Набиев,совместно с коллегами из Института физической химии и электрохимии РАН А.Е. Александровым и Д.А. Лыпенко, опубликовали исследование «Al-, Ga-, Mg-, or Li-doped zinc oxide nanoparticles as electron transport layers for quantum dot light-emitting diodes». Эта работа опубликована в высокорейтинговом журнале Scientific Reports, издаваемом компанией Nature Publishing Group.
В исследовании рассмотрено влияние легирования ZnO, в составе электронно-транспортного слоя такими элементами, как Al, Ga, Mg и Li, на характеристики светодиодов нового поколения — QLED.
Коллоидные квантовые точки являются перспективным материалом для оптоэлектронных устройств. Благодаря возможности управления положением максимума излучения, а также высокому квантовому выходу люминесценции, они позволяют изготавливать высокоэффективные яркие светодиоды и дисплеи с широким цветовым охватом. Резкое улучшение характеристик светодиодов на основе квантовых точек (QLED) стало возможно с тех пор, как в качестве электронно-транспортного слоя (ЭТС) стали использовать наночастицы оксида цинка. Высокая подвижность электронов в слое ZnO и возможность тонкой подстройки энергетических зон путем легирования привели к значительному повышению яркости и токовой эффективности устройств.
С начала применения наночастиц ZnO в качестве ЭТС были предложены различные стратегии легирования, которые позволяют дополнительно улучшить характеристики QLED посредством оптимизации энергетической диаграммы устройства, модуляции транспорта электронов и уменьшения нежелательной миграции носителей заряда между активным слоем квантовых точек и ЭТС. Однако выбор подходящего материала ЭТС на основе ZnO часто неоднозначен, поскольку легирование различными элементами приводит к приблизительно сходным характеристикам устройства. Авторы опубликованной работы провели исследование влияния различных легирующих элементов ЭТС на характеристики QLED и провели их сравнительный анализ.
Было обнаружено, что благодаря высокой электронной проводимости и низкой шероховатости поверхности алюминия, легирование ЭТС QLED этим материалом обеспечивает наилучшие характеристики устройства с точки зрения яркости, токовой эффективности и напряжения включения. Результаты исследования могут быть полезны при выборе оптимальных материалов электронно-транспортного слоя для будущего развития технологии QLED.