発光量子ドットトランジスタ：高電荷キャリア密度での排出

光電子デバイス、たとえば太陽電池や光発光ダイオードにコロイド半導体量子ドットを適用するには、高搬送密度での電荷輸送と組換えダイナミクスを理解および制御することが重要です。どちらも、両極性の光発光フィールド効果トランジスタ（レフェット）で研究できます。ここでは、最初の量子ドット光発光トランジスタを報告します。電解質溶解PBS量子ドットレフェットは、チャネル内の閉じ込められた領域から近赤外のエレクトロルミネッセンスを示し、リガンドに変化した量子ドット固体における真の偏極輸送を証明しています。予想外に、外部量子効率は電流密度とともに大幅に改善します。この効果は、PBS量子ドット薄膜のより高い電子濃度と穴濃度でのフォトルミネセンス量子収量の異常な増加とより長い平均寿命と相関しています。当初は、排出効率が低いことは、トラップ状態を介した非放射損失に起因しています。より高いキャリア密度では、これらのトラップ状態は非アクティブ化され、排出はトリオンによって支配されています。

For the application of colloidal semiconductor quantum dots in optoelectronic devices, for example, solar cells and light-emitting diodes, it is crucial to understand and control their charge transport and recombination dynamics at high carrier densities. Both can be studied in ambipolar, light-emitting field-effect transistors (LEFETs). Here, we report the first quantum dot light-emitting transistor. Electrolyte-gated PbS quantum dot LEFETs exhibit near-infrared electroluminescence from a confined region within the channel, which proves true ambipolar transport in ligand-exchanged quantum dot solids. Unexpectedly, the external quantum efficiencies improve significantly with current density. This effect correlates with the unusual increase of photoluminescence quantum yield and longer average lifetimes at higher electron and hole concentrations in PbS quantum dot thin films. We attribute the initially low emission efficiencies to nonradiative losses through trap states. At higher carrier densities, these trap states are deactivated and emission is dominated by trions.