近日,来自北京航空航天大学的刘欢研究员(通讯作者)团队在J. Am. Chem. Soc. 上发表文章,他们受中国毛笔可以可控均匀连续的输运液体的启发,提出利用中国毛笔等非对称纤维阵列诱导QD溶液的可控输运,实现直接转移到基底上形成均匀和超光滑的微图案薄膜。作者提出在非对称结构的纤维阵列的诱导下的Laplace压力差和溶剂蒸发引起的Marangoni流的协同作用下,QDs在整个溶液转移过程中实现了动态平衡。通过这种方法,QD纳米粒子可以被均匀的转移到衬底上的目标区域,形成超平滑的QDs图案化薄膜。基于此所制备的QLED器件表现出相当高的性能:其中绿色、红色和蓝色QLED器件的电流效率分别为72.38、26.03和4.26 cd/A,外部量子效率EQE分别为17.40、18.96和6.20 %。
图1. 非对称纤维阵列可控输运QD溶液制备超平滑的QDs图案化薄膜。(a)具有典型多层结构的QLED器件;(b)纤维阵列涂刷工艺示意图,以及QD纳米粒子典型的CdZnSeS@ZnS核/壳结构。插图:分别以正辛烷和水为溶剂的QD溶液在TFB层上的铺展行为;(c)在QLED器件指定的功能区域直接制备绿色QD薄膜;(d–f)制备的绿色、红色和蓝色QD膜的荧光显微镜图像;(g–i)绿色、红色和蓝色QLED器件的电致发光图像。
图2. 制备的量子点薄膜的荧光和原子力显微镜表征。通过纤维阵列刷涂(a、b、c)和旋涂(d)制备的绿色、红色和蓝色QD膜的荧光显微镜图像;(e,f)代表性的AFM高度图像和三维图像显示刷涂QD膜的粗糙度值为1.10 nm,旋涂QD膜的粗糙度值为2.84 nm。
图3. 绿色、红色和蓝色QLED器件的性能。(a1、b1和c1)绿色、红色和蓝色QLED器件随驱动电压增加的EL光谱演变;(a2、b2和c2)绿色、红色和蓝色QLED器件具有最佳效率的驱动电压的电流密度和亮度特性;(a3、b3和c3)绿色、红色和蓝色QLED器件的电流效率和EQE特性。
图4. 非对称纤维引导下QDs在整个溶液转移过程中的动态平衡示意图。(a)涂刷过程的侧视图卡通图,其中在锥形纤维的作用下调控QD溶液的转移。在区域1中,QD溶液由于FL、Fa和G的协同作用而稳定地维持在毛笔的纤维内;(b)在区域2中,非对称溶剂挥发引起的Marangoni流和Laplace力的协同作用下,平衡溶液中的粒子分布。σ是表面张力;(c)由锥形纤维引起的TCLs的俯视卡通画,显示两个相邻纤维内形成的多个弯月形TCLs,这有助于沿着纤维产生方向应力;( d )涂刷过程的光学图像,其中QD溶液均匀地转移到基底上。
图5. 纤维阵列可控输运液体直接制备各种均匀的QD微图案。条纹宽度从(a–c)40 μm和80 μm增加到180 μm以及(d–f)60 μm和100 μm增加到190 μm的各种绿色QD微线阵列;(g–j)制备得到的其它QD微图案,如(g)三角形、(h)正方形、(I)半圆形和(j)波浪。
这一结果提供了一种低成本、简单、实用的溶液转移为均匀图案化薄膜的方法,即使在空气中也能用于制备高性能的QLED器件。
该论文作者为:Min Zhang, Binbin Hu, Lili Meng, Ruixin Bian, Siyuan Wang, Yunjun Wang, Huan Liu*, Lei Jiang
来源:x-mol 网