近日，大連化物所化學動力學研究室超快時間分辨光譜與動力學研究組(1110組)金盛燁研究員、田文明研究員團隊在量子點發光二極管(QLED)電荷動力學檢測新方法以及效率影響機制研究中取得系列進展。團隊自主設計搭建了電致瞬態吸收光譜(E-TA)系統，實現了對運行狀態下QLED中電子濃度、電場強度、電子泄露程度的動力學探測，獲得了影響器件效率的關鍵因素。
 

　　QLED作為新一代照明顯示技術，具有發光窄、色域寬和純度高等特點。由于缺乏有效的電注入動力學檢測方法，目前，針對QLED的研究多集中在器件結構與工藝優化上，對于器件在運行條件下電荷動力學機制研究鮮有報道。針對QLED電注入過程中系列關鍵科學問題，團隊自主設計搭建了E-TA系統，實現了器件運行狀態下量子點漂白信號、斯塔克信號，以及空穴傳輸層(HTL)的三重態激發態吸收信號解析。獲得了器件運行過程中量子點層中電子濃度，量子點層兩側電場強度，以及泄露到HTL中的電子濃度變化，揭示了QLED運行中電子注入、電場變化和電子泄露動力學機制。
 

　　通過統計器件中電子濃度與效率的關系，團隊研究發現QLED中電子積累對器件效率同時存在由于抑制缺陷復合導致的正向作用，以及俄歇復合和電子泄露導致的反向作用。兩種作用的相對大小取決于量子點質量，在缺陷較少的量子點中，反向作用占主導，缺陷較多的量子點中正向作用為主。此外，通過分析器件E-TA光譜中三種信號強度及器件效率隨電壓的變化，團隊揭示了器件效率滾降過程中俄歇復合、電場猝滅以及電子泄露所占比重。結果表明，當電流密度達到354 mA/cm2時，器件外量子效率從26.8%降到20.5%，其中電子泄露的貢獻占比95%，電場猝滅占比約5%，俄歇復合和熱猝滅作用影響可以忽略。該工作對于理解QLED中電注入載流子動力學機制，以及獲得器件效率影響因素具有重要意義，為高性能QLED制備奠定了動力學研究基礎。
 

　　相關成果分別以"Probing the Operation of Quantum-Dot Light-Emitting Diodes Using Electrically Pumped Transient Absorption Spectroscopy"為題，發表在《物理化學快報》(The Journal of Physical Chemistry Letters)；以“Elucidating the Impact of Electron Accumulation in Quantum-Dot Light-Emitting Diodes”為題，發表在《納米快報》(Nano Letters)；以“Quantifying Efficiency Roll-Off Factors in Quantum-Dot Light-Emitting Diodes”為題，發表在《先進科學》(Advanced Science)上。上述工作得到了國家自然科學基金、中國科學院穩定支持基礎研究領域青年團隊、遼寧省興遼英才計劃青年拔尖人才、我所創新基金等項目的資助。(文/圖 閆憲昌)