Advanced MaterialsVolume 20, Issue 14 p. 2696-2702 Communication White Light-Emitting Diodes with Excellent Color Rendering Based on Organically Capped CdSe Quantum Dots and Sr3SiO5:Ce3+,Li+ Phosphors† Ho Seong Jang, Ho Seong Jang Department of Materials Science and Engineering, KAIST 373-1, Guseong-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-701 (Korea)Search for more papers by this authorHeesun Yang, Heesun Yang Department of Materials Science and Engineering Hongik University 72-1, Sangsu-dong, Mapo-gu, Seoul 121-791 (Korea)Search for more papers by this authorSung Wook Kim, Sung Wook Kim Department of Materials Science and Engineering, KAIST 373-1, Guseong-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-701 (Korea)Search for more papers by this authorJi Yeon Han, Ji Yeon Han Department of Materials Science and Engineering, KAIST 373-1, Guseong-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-701 (Korea)Search for more papers by this authorSang-Geun Lee, Sang-Geun Lee Strategy Technology Research Department Korea Minting & Security Printing Corporation Technical Research Institute 35 Gajeong-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-713 (Korea)Search for more papers by this authorDuk Young Jeon, Corresponding Author Duk Young Jeon [email protected] Department of Materials Science and Engineering, KAIST 373-1, Guseong-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-701 (Korea)Department of Materials Science and Engineering, KAIST 373-1, Guseong-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-701 (Korea).===Search for more papers by this author Ho Seong Jang, Ho Seong Jang Department of Materials Science and Engineering, KAIST 373-1, Guseong-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-701 (Korea)Search for more papers by this authorHeesun Yang, Heesun Yang Department of Materials Science and Engineering Hongik University 72-1, Sangsu-dong, Mapo-gu, Seoul 121-791 (Korea)Search for more papers by this authorSung Wook Kim, Sung Wook Kim Department of Materials Science and Engineering, KAIST 373-1, Guseong-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-701 (Korea)Search for more papers by this authorJi Yeon Han, Ji Yeon Han Department of Materials Science and Engineering, KAIST 373-1, Guseong-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-701 (Korea)Search for more papers by this authorSang-Geun Lee, Sang-Geun Lee Strategy Technology Research Department Korea Minting & Security Printing Corporation Technical Research Institute 35 Gajeong-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-713 (Korea)Search for more papers by this authorDuk Young Jeon, Corresponding Author Duk Young Jeon [email protected] Department of Materials Science and Engineering, KAIST 373-1, Guseong-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-701 (Korea)Department of Materials Science and Engineering, KAIST 373-1, Guseong-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-701 (Korea).===Search for more papers by this author First published: 23 July 2008 https://doi.org/10.1002/adma.200702846Citations: 368 † This work was supported by the Korea Minting & Security Printing Corporation (KOMSCO) and the second stage of the Brain Korea 21 Project. Supporting Information is available online from Wiley InterScience or from the authors. AboutPDF ToolsRequest permissionExport citationAdd to favoritesTrack citation ShareShare Give accessShare full text accessShare full-text accessPlease review our Terms and Conditions of Use and check box below to share full-text version of article.I have read and accept the Wiley Online Library Terms and Conditions of UseShareable LinkUse the link below to share a full-text version of this article with your friends and colleagues. Learn more.Copy URL Graphical Abstract White LEDs are fabricated through a combination of blue LEDs with Sr3SiO5:Ce3+,Li+ phosphors and organically capped CdSe quantum dots (QDs), which exhibit a 2D superlattice. The combination of blue emission from the LEDs, greenish-yellow emission from the phosphors, and red emission from the QDs generates white light. As-synthesized white LEDs show excellent color rendering properties and stable color coordinates against increasing forward bias currents (see figure). Citing Literature Supporting Information Supporting information for this article is available on the WWW under http://www.wiley-vch.de/contents/jc_2089/2008/adma200702846_s.pdf or from the author. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article. Volume20, Issue14July 17, 2008Pages 2696-2702 RelatedInformation

Copper indium sulfide (CIS) quantum dots (QDs) with different Cu/In molar ratios of 1/1, 1/2, and 1/4 are synthesized via a hot colloidal route. The band gap energy of CIS QDs is observed to be dependent on Cu/In ratio, exhibiting a higher band gap from more Cu-deficient QDs. The emission wavelengths of all CIS QDs belong to a deep red region (665–717 nm) with relatively low quantum yields (QYs) of 8.6–12.7%. Compared to respective original core QDs, the absorption peaks of all CIS/ZnS QDs are blue-shifted, and their emission wavelengths move to a higher energy accordingly, showing a quite tunable emission from yellow to red. The effective surface passivation by a ZnS overlayer results in a dramatic increase in QY of CIS/ZnS QDs in the range of 68–78%. All CIS/ZnS QDs are tested as wavelength converters for the fabrication of QD-based light-emitting diodes (LEDs). QD-based white LEDs that consist of only a single type of QD are for the first time realized by applying yellow-emitting CIS/ZnS QDs as a result of the appropriate color mixing between blue emission from a LED chip and yellow emission from QDs. Detailed electroluminescent properties including color rendering index, Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) color coordinates, and luminous efficiency of QD-based white LEDs are evaluated as a function of forward current.

Green CdSe@ZnS quantum dots (QDs) of 9.5 nm size with a composition gradient shell are first prepared by a single-step synthetic approach, and then 12.7 nm CdSe@ZnS/ZnS QDs, the largest among ZnS-shelled visible-emitting QDs available to date, are obtained through the overcoating of an additional 1.6 nm thick ZnS shell. Two QDs of CdSe@ZnS and CdSe@ZnS/ZnS are incorporated into the solution-processed hybrid QD-based light-emitting diode (QLED) structure, where the QD emissive layer (EML) is sandwiched by poly(9-vinlycarbazole) and ZnO nanoparticles as hole and electron-transport layers, respectively. We find that the presence of an additional ZnS shell makes a profound impact on device performances such as luminance and efficiencies. Compared to CdSe@ZnS QD-based devices the efficiencies of CdSe@ZnS/ZnS QD-based devices are overwhelmingly higher, specifically showing unprecedented values of peak current efficiency of 46.4 cd/A and external quantum efficiency of 12.6%. Such excellent results are likely attributable to a unique structure in CdSe@ZnS/ZnS QDs with a relatively thick ZnS outer shell as well as a well-positioned intermediate alloyed shell, enabling the effective suppression of nonradiative energy transfer between closely packed EML QDs and Auger recombination at charged QDs.

For colloidal quantum dot light-emitting diodes (QD-LEDs), blue emissive device has always been inferior to green and red counterparts with respect to device efficiency, primarily because blue QDs possess inherently unfavorable energy levels relative to green and red ones, rendering hole injection to blue QDs from neighboring hole transport layer (HTL) inefficient. Herein, unprecedented synthesis of blue CdZnS/ZnS core/shell QDs that exhibit an exceptional photoluminescence (PL) quantum yield of 98%, extraordinarily large size of 11.5 nm with a shell thickness of 2.6 nm, and high stability against a repeated purification process is reported. All-solution-processed, multilayered blue QD-LEDs, consisting of an HTL of poly(9-vinlycarbazole), emissive layer of CdZnS/ZnS QDs, and electron transport layer of ZnO nanoparticles, are fabricated. Our best device displays not only a maximum luminance of 2624 cd/m(2), luminous efficiency of 2.2 cd/A, and external quantum efficiency of 7.1%, but also no red-shift and broadening in electroluminescence (EL) spectra with increasing voltage as well as a spectral match between PL and EL.

Over the past few years the performance of colloidal quantum dot-light-emitting diode (QLED) has been progressively improved. However, most of QLED work has been fulfilled in the form of monochromatic device, while full-color-enabling white QLED still remains nearly unexplored. Using red, green, and blue quantum dots (QDs), herein, we fabricate bichromatic and trichromatic QLEDs through sequential solution-processed deposition of poly(9-vinlycarbazole) (PVK) hole transport layer, two or three types of QDs-mixed multilayer, and ZnO nanoparticle electron transport layer. The relative electroluminescent (EL) spectral ratios of constituent QDs in the above multicolored devices are found to inevitably vary with applied bias, leading to the common observation of an increasing contribution of a higher-band gap QD EL over low-band gap one at a higher voltage. The white EL from a trichromatic device is resolved into its primary colors through combining with color filters, producing an exceptional color gamut of 126% relative to National Television Systems Committee (NTSC) color space that a state-of-the-art full-color organic LED counterpart cannot attain. Our trichromatic white QLED also displays the record-high EL performance such as the peak values of 23 352 cd/m2 in luminance, 21.8 cd/A in current efficiency, and 10.9% in external quantum efficiency.

We report on an all-solution-processed fabrication of highly efficient green quantum dot-light-emitting diodes (QLEDs) with an inverted architecture, where an interfacial polymeric surface modifier of polyethylenimine ethoxylated (PEIE) is inserted between a quantum dot (QD) emitting layer (EML) and a hole transport layer (HTL), and a MoOx hole injection layer is solution deposited on top of the HTL. Among the inverted QLEDs with varied PEIE thicknesses, the device with an optimal PEIE thickness of 15.5 nm shows record maximum efficiency values of 65.3 cd/A in current efficiency and 15.6% in external quantum efficiency (EQE). All-solution-processed fabrication of inverted QLED is further implemented on a flexible platform by developing a high-performing transparent conducting composite film of ZnO nanoparticles-overcoated on Ag nanowires. The resulting flexible inverted device possesses 35.1 cd/A in current efficiency and 8.4% in EQE, which are also the highest efficiency values ever reported in flexible QLEDs.

The upconversion infrared (IR) image sensor selectively emits visible light photons from the regions that have absorbed IR photons, allowing for simplified manufacturing without the need for complex pixel integration. These pixel-less upconversion IR image sensors enable low-cost, nondestructive imaging in the Internet of Things, security, and bioimaging applications, which include identifying blood circulation, tumors, and vascular structures. Here we designed the material and structure of a quantum dot upconversion IR image sensor (QUIS) and achieved a photon-to-photon efficiency of 982% by inducing photomultiplication. A QUIS, designed with an inverted structure for charge balance, uses Mg-alloyed ZnO nanoparticles as an electron transport layer to control the electron–hole ratio. We analyzed the type and amount of charge present within the QUIS, elucidating the mechanism driving photomultiplication and the origin of photon-to-electron efficiency exceeding 100000%. The pixel-free QUIS is demonstrated as a bioimaging sensor by detecting human movement and blood pulse detection.

Selected double-perovskite halides have demonstrated broad wavelength emission owing to the effectiveness of self-trapped excitons. Herein, specific double-perovskite halide quantum dots (QDs) composed of Cs2AgIn0.9Bi0.1Cl6 are proposed as the active layer in a rare example of electrically driven white light-emitting diodes (LEDs). The QDs are modified by substituting Na at the Ag site and post-treating the surface of QDs to control carrier transport for efficient emission. Compared with QDs without Na, an optimal QD composition of Cs2Ag0.6Na0.4In0.9Bi0.1Cl6 exhibited a higher photoluminescence quantum yield of 19.31% and a longer lifetime of 1.4 μs. Additional post-treatment with an inorganic salt, KCl, further improved the luminance performance, attaining a notable peak luminance of 80.3 cd m–2 at a low bias of 6 V and a device half-lifetime of 36.5 min. These achievements are assumed to be primarily due to the combined effects of favorable band alignment, effective recombination, and defect passivation.