Record High External Quantum Efficiency of 19.2% Achieved in Light-Emitting Diodes of Colloidal Quantum Wells Enabled by Hot-Injection Shell Growth.
colloidal quantum wells
core/shell structures
hot injection
light-emitting diodes
nanoplatelets
Journal
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
ISSN: 1521-4095
Titre abrégé: Adv Mater
Pays: Germany
ID NLM: 9885358
Informations de publication
Date de publication:
Feb 2020
Feb 2020
Historique:
received:
06
09
2019
revised:
13
11
2019
pubmed:
24
12
2019
medline:
24
12
2019
entrez:
24
12
2019
Statut:
ppublish
Résumé
Colloidal quantum wells (CQWs) are regarded as a highly promising class of optoelectronic materials, thanks to their unique excitonic characteristics of high extinction coefficients and ultranarrow emission bandwidths. Although the exploration of CQWs in light-emitting diodes (LEDs) is impressive, the performance of CQW-LEDs lags far behind other types of soft-material LEDs (e.g., organic LEDs, colloidal-quantum-dot LEDs, and perovskite LEDs). Herein, high-efficiency CQW-LEDs reaching close to the theoretical limit are reported. A key factor for this high performance is the exploitation of hot-injection shell (HIS) growth of CQWs, which enables a near-unity photoluminescence quantum yield (PLQY), reduces nonradiative channels, ensures smooth films, and enhances the stability. Remarkably, the PLQY remains 95% in solution and 87% in film despite rigorous cleaning. Through systematically understanding their shape-, composition-, and device-engineering, the CQW-LEDs using CdSe/Cd
Identifiants
pubmed: 31867764
doi: 10.1002/adma.201905824
doi:
Types de publication
Journal Article
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e1905824Subventions
Organisme : National Research Foundation-Prime Minister's office, Republic of Singapore
ID : NRF-NRFI2016-08
Organisme : Singapore Agency for Science, Technology and Research (A*STAR) SERC Pharos
ID : 152 73 00025
Informations de copyright
© 2019 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.
Références
S. Ithurria, M. D. Tessier, B. Mahler, R. P. S. M. Lobo, B. Dubertret, A. L. Efros, Nat. Mater. 2011, 10, 936.
J. Q. Grim, S. Christodoulou, F. Di Stasio, R. Krahne, R. Cingolani, L. Manna, I. Moreels, Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 891.
C. E. Rowland, I. Fedin, H. Zhang, S. K. Gray, A. O. Govorov, D. V. Talapin, R. D. Schaller, Nat. Mater. 2015, 14, 484.
A. Riedinger, F. D. Ott, A. Mule, S. Mazzotti, P. N. Knusel, S. J. P. Kress, F. Prins, S. C. Erwin, D. J. Norris, Nat. Mater. 2017, 16, 743.
M. Sharma, K. Gungor, A. Yeltik, M. Olutas, B. Guzelturk, Y. Kelestemur, T. Erdem, S. Delikanli, J. R. McBride, H. V. Demir, Adv. Mater. 2017, 29, 1700821.
B. Guzelturk, M. Pelton, M. Olutas, H. V. Demir, Nano Lett. 2019, 19, 277.
O. Erdem, K. Gungor, B. Guzelturk, I. Tanriover, M. Sak, M. Olutas, D. Dede, Y. Kelestemur, H. V. Demir, Nano Lett. 2019, 19, 4297.
B. Guzelturk, Y. Kelestemur, M. Olutas, S. Delikanli, H. V. Demir, ACS Nano 2014, 8, 6599.
S. Christodoulou, J. I. Climente, J. Planelles, R. Brescia, M. Prato, B. Martin-Garcia, A. H. Khan, I. Moreels, Nano Lett. 2018, 18, 6248.
A. Riedinger, D. R. Ochsenbein, P. N. Knüsel, S. C. Erwin, M. Mazzotti, D. J. Norris, Nano Lett. 2017, 17, 6870.
S. Ithurria, B. Dubertret, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16504.
A. Yeltik, S. Delikanli, M. Olutas, Y. Kelestemur, B. Guzelturk, H. V. Demir, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 26768.
M. Olutas, B. Guzelturk, Y. Kelestemur, A. Yeltik, S. Delikanli, H. V. Demir, ACS Nano 2015, 9, 5041.
Y. Kelestemur, B. Guzelturk, O. Erdem, M. Olutas, K. Gungor, H. V. Demir, Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 3570.
S. Delikanli, G. Yu, A. Yeltik, S. Bose, T. Erdem, J. Yu, O. Erdem, M. Sharma, V. K. Sharma, U. Quliyeva, S. Shendre, C. Dang, D. H. Zhang, T. C. Sum, W. Fan, H. V. Demir, Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1901028.
B. Guzelturk, O. Erdem, M. Olutas, Y. Kelestemur, H. V. Demir, ACS Nano 2014, 8, 12524.
C. She, I. Fedin, D. S. Dolzhnikov, P. D. Dahlberg, G. S. Engel, R. D. Schaller, D. V. Talapin, ACS Nano 2015, 9, 9475.
F. Fan, P. Kanjanaboos, M. Saravanapavanantham, E. Beauregard, G. Ingram, E. Yassitepe, M. M. Adachi, O. Voznyy, A. K. Johnston, G. Walters, G. Kim, Z. -H. Lu, E. H. Sargent, Nano Lett. 2015, 15, 4611.
B. Liu, S. Delikanli, Y. Gao, D. Dede, K. Gungor, H. V. Demir, Nano Energy 2018, 47, 115.
B. Liu, M. Sharma, J. Yu, S. Shendre, C. Hettiarachchi, A. Sharma, A. Yeltik, L. Wang, H. Sun, C. Dang, H. V. Demir, Small 2019, 15, 1901983.
M. Dufour, J. Qu, C. Greboval, C. Methivier, E. Lhuillier, S. Ithurria, ACS Nano 2019, 13, 5326.
H. Uoyama, K. Goushi, K. Shizu, H. Nomura, C. Adachi, Nature 2012, 492, 234.
X. Ai, E. W. Evans, S. Dong, A. J. Gillett, H. Guo, Y. Chen, T. J. H. Hele, R. H. Friend, F. Li, Nature 2018, 563, 536.
D.-H. Kim, A. D'aléo, X. K. Chen, A. D. S. Sandanayaka, D. Yso, L. Zhao, T. Komino, E. Zaborova, G. Canard, Y. Tsuchiya, E. Choi, J. W. Wu, F. Fages, J -L. Bredas, J.-C. Ribierre, C. Adachi, Nat. Photonics 2018, 12, 98.
X. L. Dai, Z. X. Zhang, Y. Z. Jin, Y. Niu, H. J. Cao, X. Y. Liang, L. W. Chen, J. P. Wang, X. G. Peng, Nature 2014, 515, 96.
Y. X. Yang, Y. Zheng, W. R. Cao, A. Titov, J. Hyvonen, J. R. Manders, J. G. Xue, P. H. Holloway, L. Qian, Nat. Photonics 2015, 9, 259.
H. Shen, Q. Gao, Y. Zhang, Y. Lin, Q. Lin, Z. Li, L. Chen, Z. Zeng, X. Li, Y. Jia, S. Wang, Z. Du, L. S. Li, Z. Zhang, Nat. Photonics 2019, 13, 192.
K. Lin, J. Xing, L. N. Quan, F. P. G. Arquer, X. Gong, J. Lu, L. Xie, W. Zhao, D. Zhang, C. Yan, W. Li, X. Liu, Y. Lu, J. Kirman, E. H. Sargent, Q. Xiong, Z. Wei, Nature 2018, 562, 245.
Y. Cao, N. Wang, H. Tian, J. Guo, Y. Wei, H. Chen, Y. Miao, W. Zou, K. Pan, Y. He, H. Cao, Y. Ke, M. Xu, Y. Wang, M. Yang, K. Du, Z. Fu, D. Kong, D. Dai, Y. Jin, G. Li, H. Li, Q. Peng, J. Wang, W. Huang, Nature 2018, 562, 249.
W. Xu, Q. Hu, S. Bai, C. Bao, Y. Miao, Z. Yuan, T. Borzda, A. J. Barker, E. Tyukalova, Z. Hu, M. Kawecki, H. Wang, Z. Yan, X. Liu, X. Shi, K. Uvdal, M. Fahaman, W. Zhang, M. Duchamp, J. -M. Liu, A. Petrozza, J. Wang, L. -M. Liu, W. Huang, F. Gao, Nat. Photonics 2019, 13, 418.
U. Giovanella, M. Pasini, M. Lorenzon, F. Galeotti, C. Lucchi, F. Meinardi, S. Luzzati, B. Dubertret, S. Brovelli, Nano Lett. 2018, 18, 3441.
Z. Chen, B. Nadal, B. Mahler, H. Aubin, B. Dubertret, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 295.
X. Yang, X. Zhang, J. Deng, Z. Chu, Q. Jiang, J. Meng, P. Wang, L. Zhang, Z. Yin, J. You, Nat. Commun. 2018, 9, 570.
M. Pelton, J. J. Andrews, I. Fedin, D. V. Talapin, H. Leng, S. K. O'Leary, Nano Lett. 2017, 17, 6900.
Y. Altintas, U. Quliyeva, K. Gungor, O. Erdem, Y. Kelestemur, E. Mutlugun, M. V. Kovalenko, H. V. Demir, Small 2019, 15, 1804854.
H. Wang, X. Zhang, Q. Wu, F. Cao, D. Yang, Y. Shang, Z. Ning, W. Zhang, W. Zheng, Y. Yan, S. V. Kershaw, L. Zhang, A. L. Rogach, X. Yang, Nat. Commun. 2019, 10, 665.
B. S. Mashford, M. Stevenson, Z. Popovic, C. Hamilton, Z. Zhou, C. Breen, J. Steckel, V. Bulovic, M. Bawendi, S. Coe-Sullivan, S. P. T. Kazlas, Nat. Photonics 2013, 7, 407.
C. B. Murray, D. J. Norris, M. G. Bawendi, J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 8706.
Y. Altintas, K. Gungor, Y. Gao, M. Sak, U. Quliyeva, G. Bappi, E. Mutlugun, E. H. Sargent, H. V. Demir, ACS Nano 2019, 13, 10662.
A. A. Rossinelli, A. Riedinger, P. Marqués-Gallego, P. N. Knüsel, F. V. Antolinez, D. J. Norris, Chem. Commun. 2017, 53, 9938.
A. A. Rossinelli, H. Rojo, A. S. Mule, M. Aellen, A. Cocina, E. De Leo, R. Schäublin, D. J. Norris, Chem. Mater. 2019, 31, 9567.
D. Zhang, L. Duan, D. Zhang, J. Qiao, G. Dong, L. Wang, Y. Qiu, Org. Electron. 2013, 14, 260.
B. Liu, L. Wang, D. Gao, J. Zou, H. Ning, J. Peng, Y. Cao, Light: Sci. Appl. 2016, 5, e16137.
N. K. Kumawat, N. Jain, A. Dey, K. L. Narasimhan, D. Kabra, Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1603219.
B. Liu, H. Nie, X. Zhou, S. Hu, D. Luo, D. Gao, J. Zou, M. Xu, L. Wang, Z. Zhao, A. Qin, J. Peng, H. Ning, Y. Cao, B. Z. Tang, Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 776.
Y. Shirasaki, G. J. Supran, M. G. Bawendi, V. Bulović, Nat. Photonics 2013, 7, 13.
Y. Shi, W. Wu, H. Dong, G. Li, K. Xi, G. Divitini, C. Ran, F. Yuan, M. Zhang, X. Hou, Z. Wu, Adv. Mater. 2018, 30, 1800251.
Z. Shi, S. Li, Y. Li, H. Ji, X. Li, D. Wu, T. Xu, Y. Chen, Y. Tian, Y. Zhang, C. Shan, G. Du, ACS Nano 2018, 12, 1462.
W. K. Bae, Y. S. Park, J. Lim, D. Lee, L. A. Padilha, H. McDaniel, I. Robel, C. Lee, J. M. Pietryga, V. I. Klimov, Nat. Commun. 2013, 4, 2661.
O. Erdem, M. Olutas, B. Guzelturk, Y. Kelestemur, H. V. Demir, J. Phys. Chem. Lett. 2016, 7, 548.
S. Shendre, S. Delikanli, M. Li, D. Dede, Z. Pan, S. T. Ha, Y. H. Fu, P. L. Hernández-Martínez, J. Yu, O. Erdem, A. I. Kuznetsov, C. Dang, T. C. Sum, H. V. Demir, Nanoscale 2019, 11, 301.
S. Kumar, J. Jagielski, N. Kallikounis, Y.-H. Kim, C. Wolf, F. Jenny, T. Tian, C. J. Hofer, Y.-C. Chiu, W. J. Stark, T.-W. Lee, C.-J. Shih, Nano Lett. 2017, 17, 5277.
J. Lin, M. Lai, L. Dou, C. S. Kley, H. Chen, F. Peng, J. Sun, D. Lu, S. A. Hawks, C. Xie, F. Cui, A. P. Alivisatos, D. T. Limmer, P. Yang, Nat. Mater. 2018, 17, 261.
X. Zhang, H. Liu, W. Wang, J. Zhang, B. Xu, K. L. Karen, Y. Zheng, S. Liu, S. Chen, K. Wang, X. W. Sun, Adv. Mater. 2017, 29, 1606405.
A. Polovitsyn, Z. Dang, J. L. Movilla, B. Martin-Garcia, A. H. Khan, G. H. V. Bertrand, R. Brescia, I. Moreels, Chem. Mater. 2017, 29, 5671.
A. H. Davis, E. Hofman, K. Chen, Z. J. Li, A. Khammang, H. Zamani, J. M. Franck, M. M. Maye, R. W. Meulenberg, W. Zheng, Chem. Mater. 2019, 31, 2516.
Y. Ling, Z. Yuan, Y. Tian, X. Wang, J. C. Wang, Y. Xin, K. Hanson, B. Ma, H. Gao, Adv. Mater. 2016, 28, 305.
Y. Tong, E.-P. Yao, A. Manzi, E. Bladt, K. Wang, M. Doblinger, S. Bals, P. Muller-Buschbaum, A. S. Urban, L. Polavarapu, Adv. Mater. 2018, 30, 1801117.
T. Chiba, Y. Hayashi, H. Ebe, K. Hoshi, J. Sato, S Sato, Y.-J. Pu, S. Ohisa, J. Kido, Nat. Photonics 2018, 12, 681.
Y. Tao, C. Yang, J. Qin, Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 2943.
Y. Honda, T. Matsushima, H. Murata, Thin Solid Films 2009, 518, 545.
W. Qin, J. Liu, S. Chen, J. W. Y. Lam, M. Arseneault, Z. Yang, Q. Zhao, H. S. Kwok, B. Z. Tang, J. Mater. Chem. C 2014, 2, 3756.
B. Liu, X.-L. Li, H. Tao, J. Zou, M. Xu, L. Wang, J. Peng, Y. Cao, J. Mater. Chem. C 2017, 5, 7668.
J. A. McEwan, A. J. Clulow, A. Nelson, N. R. Yepuri, P. L. Burn, I. R. Gentle, ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 14153.
L. Zhang, X. Yang, Q. Jiang, P. Wang, Z. Yin, X. Zhang, H. Tan, Y. Yang, M. Wei, B. R. Sutherland, E. H. Sargent, J. You, Nat. Commun. 2017, 8, 15640.
J. Zhao, J. A. Bardecker, A. M. Munro, M. S. Liu, Y. Niu, I. Ding, J. Luo, B. Chen, A. K, Y. Jen, D. S. Ginger, Nano Lett. 2006, 6, 463.
Q. Sun, Y. A. Wang, L. S. Li, D. Wang, T. Zhu, J. Xu, C. Yang, Y. Li, Nat. Photonics 2007, 1, 717.
J. Luo, X. Wang, S. Li, J. Liu, Y. Guo, G. Niu, L. Yao, Y. Fu, L. Gao, Q. Dong, C. Zhao, M. Leng, F. Ma, W. Liang, L. Wang, S. Jin, J. Han, L. Zhang, J. Etheridge, J. Wang, Y. Yan, E. H. Sargent, J. Tang, Nature 2018, 563, 541.