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Light extraction from quantum dot light emitting diodes by multiscale nanostructures
Nanoscale Advances ( IF 4.6 ) Pub Date : 2020-03-25 , DOI: 10.1039/d0na00150c Shujie Wang 1 , Chenran Li 1 , Yang Xiang 1 , Hui Qi 1 , Yan Fang 1 , Aqiang Wang 1 , Huaibin Shen 1 , Zuliang Du 1
Nanoscale Advances ( IF 4.6 ) Pub Date : 2020-03-25 , DOI: 10.1039/d0na00150c Shujie Wang 1 , Chenran Li 1 , Yang Xiang 1 , Hui Qi 1 , Yan Fang 1 , Aqiang Wang 1 , Huaibin Shen 1 , Zuliang Du 1
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Improving the light extraction efficiency by introducing optical–functional structures outside of quantum dot light emitting diodes (QLEDs) for further enhancing the external quantum efficiency (EQE) is essential for their application in display and lighting industries. Although the efficiency of QLEDs has been optimized by controlling the synthesis of the quantum dots, the low outcoupling efficiency is indeed unresolved because of total internal reflections, waveguides and metal surface absorptions within the device. Here, we utilize multiscale nanostructures attached to the outer surface of the glass substrate to extract the trapped light from the emitting layers of QLEDs. The result indicates that both the EQE and luminance are improved from 12.29% to 17.94% and 122 400 cd m−2 to 178 700 cd m−2, respectively. The maximum EQE and current efficiency improve to 21.3% and 88.3 cd A−1, respectively, which are the best performances among reported green QLEDs with light outcoupling nanostructures. The improved performance is ascribed to the elimination of total internal reflection by multiscale nanostructures attached to the outer surface of the QLEDs. Additionally, the simulation results of the finite-difference time domain (FDTD) also demonstrate that the light trapping effect is reduced by the multiscale nanostructures. The design of novel light outcoupling nanostructures for further improving the efficiency of QLEDs can promote their application in display and lighting industries.
中文翻译：
通过多尺度纳米结构从量子点发光二极管中提取光
通过在量子点发光二极管 (QLED) 之外引入光学功能结构来提高光提取效率，以进一步提高外量子效率 (EQE) 对于它们在显示和照明行业的应用至关重要。虽然通过控制量子点的合成来优化 QLED 的效率，但由于器件内的全内反射、波导和金属表面吸收，低的外耦合效率确实没有得到解决。在这里，我们利用附着在玻璃基板外表面的多尺度纳米结构来从 QLED 的发射层中提取捕获的光。结果表明，EQE 和亮度均从 12.29% 提高到 17.94%，从 122 400 cd m -2提高到 178 700 cd m -2， 分别。最大 EQE 和电流效率分别提高到 21.3% 和 88.3 cd A -1，这是已报道的具有光外耦合纳米结构的绿色 QLED 中性能最好的。改进的性能归因于通过附着在 QLED 外表面的多尺度纳米结构消除了全内反射。此外，有限差分时域（FDTD）的模拟结果还表明，多尺度纳米结构降低了光捕获效应。设计新型光外耦合纳米结构以进一步提高 QLED 的效率可以促进其在显示和照明行业的应用。
更新日期：2020-03-25
中文翻译：
通过多尺度纳米结构从量子点发光二极管中提取光
通过在量子点发光二极管 (QLED) 之外引入光学功能结构来提高光提取效率，以进一步提高外量子效率 (EQE) 对于它们在显示和照明行业的应用至关重要。虽然通过控制量子点的合成来优化 QLED 的效率，但由于器件内的全内反射、波导和金属表面吸收，低的外耦合效率确实没有得到解决。在这里，我们利用附着在玻璃基板外表面的多尺度纳米结构来从 QLED 的发射层中提取捕获的光。结果表明，EQE 和亮度均从 12.29% 提高到 17.94%，从 122 400 cd m -2提高到 178 700 cd m -2， 分别。最大 EQE 和电流效率分别提高到 21.3% 和 88.3 cd A -1，这是已报道的具有光外耦合纳米结构的绿色 QLED 中性能最好的。改进的性能归因于通过附着在 QLED 外表面的多尺度纳米结构消除了全内反射。此外，有限差分时域（FDTD）的模拟结果还表明，多尺度纳米结构降低了光捕获效应。设计新型光外耦合纳米结构以进一步提高 QLED 的效率可以促进其在显示和照明行业的应用。
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