Angew. Chem. Int. Ed.: 用胶体法合成的WOn-WX2 (n=2.7, 2.9; X=S, Se)异质材料制作高量子效率的量子点发光二极管

【引言】

层状过渡金属二硫属化物（TMD）和过渡金属氧化物（TMO）由于其独特的电子和结构特性以及各种潜在应用受到广泛关注，其中WS₂、WSe₂和WO₃是被用于制作光电器件、场效应晶体管、光电化学氢析出、发光二极管（LED）、存储器件和传感器等的性能优良的半导体材料。此外，研究表明两种材料一起生长能获得光电磁性能更优良的异质材料。近来，基于TMD的二维异质材料的研究非常火热，通常该材料利用TMDs的晶格小失配横向异质外延生长制备得到。但由于TMDs和TMOs晶格大失配，合成二维的TMD-TMO异质结构很困难。因此开发一种便捷高效的合成TMD-TMO异质结构的方法势在必行。

相比传统的固态LED，量子点发光二极管（QLED）优势明显，其发射谱带窄、光稳定性好而且制作成本低。现有的QLED主要用聚乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）注入涂覆氧化铟锡（ITO）电极得到，但这种QLED有两大缺点：PEDOT:PSS的酸性和吸湿性会腐蚀ITO电极，缩短设备使用寿命；PEDOT:PSS在热、水和氧气存在时会降解，导致器件性能下降。因此找到PEDOT:PSS的替代材料是制作性能更优良QLED的有效途径。

【成果简介】

近日，新加坡南洋理工大学张华教授、孙晓伟教授和沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学Han Yu教授（共同通讯）合作在Angew. Chem. Int. Ed.发表了题为Synthesis of WO_n-WX₂ (n=2.7, 2.9; X=S, Se) Heterostructures for Highly Efficient Green Quantum Dot Light-Emitting Diodes的文章。该研究研发了一种新型的湿法制备TMD-TMO异质结构WO_n-WX₂ (n=2.7, 2.9; X=S, Se)的方法——胶体法，为了验证该材料的应用前景，他们用合成得到的材料制作了一系列QLEDs（the quantum dot LEDs，量子点发光二极管），最后得到了量子效率高达8.53%的绿色QLEDs，该二极管量子效率是目前同类材料制作的二极管中最高的，有望替代PEDOT:PSS制作QLED。

[致歉：很抱歉，未能找到通讯作者Han Yu的确切中文名字，小编表示诚挚的歉意！]

【图文导读】

图1. WO_n-WX₂ (n=2.7, 2.9; X=S, Se)胶体法合成原理

a)第一步：合成WO_2.9NP

b)第二步：合成WO_2.9 NP-WX₂ NS异质材料

c)第三步：合成WO_2.7NW

d)第四步：合成WO_2.7 NW-WX₂ NS异质材料

图2. WO_2.9 NP-WS₂ NS异质材料的物理化学表征

a) WO_2.9 NP-WS₂ NS异质材料的扫描透射电镜图，图中顶部和底部白色方块分表示2H相和1T'相的WS₂ NS

b) WO_2.9 NP-WS₂ NS异质材料中2H相WS₂ NS的电子衍射图

c) WO_2.9 NP-WS₂ NS异质材料中1T'相的WS₂ NS的电子衍射图

d) WO_2.9 NP-WS₂ NS异质材料的透射电镜图

e) WO_2.9 NP-WS₂ NS异质材料中W元素的高倍4f轨道XPS图谱

图3. WO_n-WX₂异质材料制作QLEDs及性能研究

a)制作QLED的装配原理图

b)QLED的能级图

c)电压为6V时QLED发光的图片

d)电压为6V时QLED的EL（电致发光）光谱图

e)QLED的电流密度和最大荧光强度与偏置电压的关系图

f)QLED的量子效率和电流效率和电流密度的关系图

【小结】

该研究开发了一种便捷通用的合成WO_n-WX₂ (n=2.7, 2.9;X=S, Se) 异质材料的方法，并用得到的该材料作为界面缓冲材料制备了QLED设备，设备量子效率高达8.53%，有望替代用PEDOT:PSS制作的QLED，用无机纳米材料替代有机发光材料，为新型QLED的研发指明了方向。

文献链接：Synthesis of WOn-WX2 (n=2.7, 2.9; X=S, Se) heterostructures for highly efficient green quantum dot light-emitting diodes (Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201705617)

本文由材料人编辑部许城秀编译，刘宇龙审核，点我加入材料人编辑部。

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