胶体量子点（QD）具有发射波长可调节、高色纯度和高荧光量子产率（PLQY）等特性，是下一代显示器件的理想材料。可溶液加工的量子点发光二极管（QLED）因其与低成本卷对卷工艺兼容以及易于制造大面积器件而受到密切关注。目前，采用铟锡氧化物（ITO）阳极/空穴注入层/有机空穴传输层（HTL）/QD/氧化物电子传输层（ETL）/阴极的正型结构的QLED，已经实现了高效率和长寿命。然而，因其底部透明阴极可以直接连接低成本的n型金属氧化物或非晶硅薄膜晶体管的具有倒置结构的QLED，即器件结构为ITO阴极/ETL/QD/HTL/阳极的器件，更适合显示行业。目前所有采用全溶液工艺制备的倒置QLED的性能远远不如正型结构器件，主要原因在于当HTL溶液沉积在QD层上时会破坏QD发光层。在QD层和HTL之间插入抗溶剂的阻隔层或用交联剂修饰QD表面可以防止QD层被HTL溶液溶解，虽能制备高效率器件，然而会增加驱动电压且导致非常短的器件寿命。由此可见，制备全溶液工艺倒置型QLED迫切需要开发新的技术。

开发了一种采用水等质子型溶剂的蒸气处理红绿蓝三种颜色的QD薄膜从而降低薄膜在非极性溶剂中的溶解度的方法，并进一步成功地制备了基于全溶液工艺的高效率、低驱动电压和长寿命的倒置结构QLED。水处理量子点膜（WT-QD）降低其在非极性溶剂中的溶解度的机制在于，它使QD表面的长链有机配体（油酸根）发生水解而被羟基置换，导致QD表面的极性增加，因而在甲苯等非极性溶剂中的溶解度降低，使之能抵御非极性溶剂的侵蚀。在用非极性溶剂冲洗后，这种方式处理的QD膜的PLQY和形貌得以保持。另一方面，WT-QD膜的导电性能更高，导致了低电压驱动和高功率效率。此外，采用甲醇和乙醇等其它质子型溶剂对QD膜进行处理也实现了相似的效果。这种简易的降低QD在非极性溶剂中的溶解度的方法为实现全喷墨打印制备倒置结构QLED显示器件提供了新的思路。

图1. 对无水处理的QD薄膜（P-QD）与水处理的QD薄膜（WT-QD）的表征。（a）QD薄膜水处理示意图。（b）紫外-可见光吸收光谱与薄膜光致发光光谱以及（c）量子点荧光衰减寿命光谱。（d）经氯苯清洗后的P-QD薄膜与WT-QD薄膜光致发光光谱。用氯苯清洗后（e） P-QD薄膜与（f） WT-QD薄膜的SEM图像。

图2. 对P-QD与WT-QD的表征。P-QD粉末（a）与WT-QD粉末（b）在氯苯溶液中随时间变化的紫外-可见光吸收光谱。（c）P-QDs和WT-QDs的FTIR光谱。（d）经氯苯清洗后的P-QD与WT-QD单电子器件的电流密度-电压曲线。（e）水处理诱导量子点表面配体发生水解反应的机理模型图。

图3. 全溶液法制备的红色量子点发光二极管的器件性能。（a）器件结构。（b）不同电压下的电致发光光谱。（c）电流密度-电压-亮度曲线。（d）外量子效率-亮度-功率效率曲线。（e）最大外量子效率的直方统计图。（f）初始亮度14000cd m^-2时的T50运行寿命。

图4. 全溶液法制备的绿色/蓝色量子点发光二极管的器件性能。绿色（a）与蓝色（d）量子点发光二极管在不同电压下的电致发光光谱。绿色（b）与蓝色（e）量子点发光二极管的电流密度-电压-亮度曲线。绿色（c）与蓝色（f）量子点发光二极管的外量子效率-亮度-功率效率曲线。

刘祖刚，中国计量大学特聘教授，浙江省海外高层次人才。刘祖刚团队主要从事印刷柔性光电器件的研究，包括印刷柔性显示器件（有机发光二极管OLED、量子点发光二极管QLED、钙钛矿发光二极管PeLED等）、印刷柔性薄膜太阳能电池器件（铜铟镓硒太阳能电池CIGS、钙钛矿太阳能电池PSCs等）和印刷柔性传感器等。团队热忱欢迎海内外相关领域才俊加入。Email:zgliu78@cjlu.edu.cn。

Hu Q, Si J, Chen D, et al. High-performance all-solution-processed inverted quantum dot light-emitting diodes enabled by water treatment. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-023-5635-9.

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