Nanopatterned poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) layers fabricated by soft-nanoimprint were applied to CH3NH3PbBr3 (MAPbBr3) light-emitting diodes to enhance light extraction. The electric field distribution of MAPbBr3 devices with different periods of the nanopatterned PEDOT:PSS was calculated using the finite-difference time-domain method, demonstrating that the 400-nm period was more effective in improving light outcoupling. By integrating the nanopatterned PEDOT:PSS layer, the external quantum efficiency of the device increased from 6.5% to 10.3%. It can be attributed to the fact that the nanopatterned structure reduced the refractive index discontinuity at the interface between MAPbBr3 and PEDOT:PSS, thereby reducing light trapping in the waveguide mode.
References
1.
S. A.
Veldhuis
, P. P.
Boix
, N.
Yantara
, M.
Li
, T. C.
Sum
, N.
Mathews
, and S. G.
Mhaisalkar
, Adv. Mater.
28
(32
), 6804
–6834
(2016
).2.
T.
Jeon
, S. J.
Kim
, J.
Yoon
, J.
Byun
, H. R.
Hong
, T.-W.
Lee
, J.-S.
Kim
, B.
Shin
, and S. O.
Kim
, Adv. Energy Mater.
7
(19
), 1602596
(2017
).3.
L.
Meng
, E.-P.
Yao
, Z.
Hong
, H.
Chen
, P.
Sun
, Z.
Yang
, G.
Li
, and Y.
Yang
, Adv. Mater.
29
(4
), 1603826
(2017
).4.
H.
Cho
, S.-H.
Jeong
, M.-H.
Park
, Y.-H.
Kim
, C.
Wolf
, C.-L.
Lee
, J. H.
Heo
, A.
Sadhanala
, N.
Myoung
, S.
Yoo
, S. H.
Im
, R. H.
Friend
, and T.-W.
Lee
, Science
350
(6265
), 1222
–1225
(2015
).5.
Z. K.
Tan
, R. S.
Moghaddam
, M. L.
Lai
, P.
Docampo
, R.
Higler
, F.
Deschler
, M.
Price
, A.
Sadhanala
, L. M.
Pazos
, D.
Credgington
, F.
Hanusch
, T.
Bein
, H. J.
Snaith
, and R. H.
Friend
, Nat. Nanotechnol.
9
(9
), 687
–692
(2014
).6.
F.
Deschler
, M.
Price
, S.
Pathak
, L. E.
Klintberg
, D. D.
Jarausch
, R.
Higler
, S.
Huttner
, T.
Leijtens
, S. D.
Stranks
, H. J.
Snaith
, M.
Atature
, R. T.
Phillips
, and R. H.
Friend
, J. Phys. Chem. Lett.
5
(8
), 1421
–1426
(2014
).7.
S.-S.
Meng
, Y.-Q.
Li
, and J.-X.
Tang
, Org. Electron.
61
, 351
–358
(2018
).8.
Y.-H.
Kim
, H.
Cho
, and T.-W.
Lee
, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
113
(42
), 11694
(2016
).9.
I. L.
Braly
, D. W.
deQuilettes
, L. M.
Pazos-Outón
, S.
Burke
, M. E.
Ziffer
, D. S.
Ginger
, and H. W.
Hillhouse
, Nat. Photonics
12
(6
), 355
–361
(2018
).10.
D.
Zhang
, L.
Gu
, Q.
Zhang
, Y.
Lin
, D.-H.
Lien
, M.
Kam
, S.
Poddar
, E. C.
Garnett
, A.
Javey
, and Z.
Fan
, Nano Lett.
19
(5
), 2850
–2857
(2019
).11.
S. D.
Stranks
, R. L. Z.
Hoye
, D.
Di
, R. H.
Friend
, and F.
Deschler
, Adv. Mater.
31
(47
), 1803336
(2019
).12.
J. M.
Richter
, M.
Abdi-Jalebi
, A.
Sadhanala
, M.
Tabachnyk
, J. P. H.
Rivett
, L. M.
Pazos-Outón
, K. C.
Gödel
, M.
Price
, F.
Deschler
, and R. H.
Friend
, Nat. Commun.
7
(1
), 13941
(2016
).13.
Z.
Shi
, S.
Li
, Y.
Li
, H.
Ji
, X.
Li
, D.
Wu
, T.
Xu
, Y.
Chen
, Y.
Tian
, Y.
Zhang
, C.
Shan
, and G.
Du
, ACS Nano
12
(2
), 1462
–1472
(2018
).14.
Q.
Zhang
, D.
Zhang
, Y.
Fu
, S.
Poddar
, L.
Shu
, X.
Mo
, and Z.
Fan
, Adv. Funct. Mater.
30
(38
), 2002570
(2020
).15.
L. A. A.
Pettersson
, S.
Ghosh
, and O.
Inganäs
, Org. Electron.
3
(3
), 143
–148
(2002
).16.
Y.
Cao
, N.
Wang
, H.
Tian
, J.
Guo
, Y.
Wei
, H.
Chen
, Y.
Miao
, W.
Zou
, K.
Pan
, Y.
He
, H.
Cao
, Y.
Ke
, M.
Xu
, Y.
Wang
, M.
Yang
, K.
Du
, Z.
Fu
, D.
Kong
, D.
Dai
, Y.
Jin
, G.
Li
, H.
Li
, Q.
Peng
, J.
Wang
, and W.
Huang
, Nature
562
(7726
), 249
–253
(2018
).17.
X.-B.
Shi
, Y.
Liu
, Z.
Yuan
, X.-K.
Liu
, Y.
Miao
, J.
Wang
, S.
Lenk
, S.
Reineke
, and F.
Gao
, Adv. Opt. Mater.
6
(17
), 1800667
(2018
).18.
B.
Zhao
, S.
Bai
, V.
Kim
, R.
Lamboll
, R.
Shivanna
, F.
Auras
, J. M.
Richter
, L.
Yang
, L.
Dai
, M.
Alsari
, X.-J.
She
, L.
Liang
, J.
Zhang
, S.
Lilliu
, P.
Gao
, H. J.
Snaith
, J.
Wang
, N. C.
Greenham
, R. H.
Friend
, and D.
Di
, Nat. Photonics
12
(12
), 783
–789
(2018
).19.
S.
Jeon
, L.
Zhao
, Y. J.
Jung
, J. W.
Kim
, S. Y.
Kim
, H.
Kang
, J. H.
Jeong
, B. P.
Rand
, and J. H.
Lee
, Small
15
(8
), 1900135
(2019
).20.
Y.
Shen
, L. P.
Cheng
, Y. Q.
Li
, W.
Li
, J. D.
Chen
, S. T.
Lee
, and J. X.
Tang
, Adv. Mater.
31
(24
), 1901517
(2019
).21.
M.
Rippa
, R.
Capasso
, L.
Petti
, G.
Nenna
, A.
De Girolamo Del Mauro
, M. G.
Maglione
, and C.
Minarini
, J. Mater. Chem. C
3
(1
), 147
–152
(2015
).22.
L.
Zhou
, J. Y.
Zhuang
, M. S.
Song
, W. M.
Su
, and Z.
Cui
, J. Phys. D
47
(11
), 115504
(2014
).23.
A.
Peer
, R.
Biswas
, J. M.
Park
, R.
Shinar
, and J.
Shinar
, Opt. Express
25
(9
), 10704
–10709
(2017
).24.
H.-Y.
Xiang
, Y.-Q.
Li
, S.-S.
Meng
, C.-S.
Lee
, L.-S.
Chen
, and J.-X.
Tang
, Adv. Opt. Mater.
6
(21
), 1800831
(2018
).25.
A. M. A.
Leguy
, P.
Azarhoosh
, M. I.
Alonso
, M.
Campoy-Quiles
, O. J.
Weber
, J.
Yao
, D.
Bryant
, M. T.
Weller
, J.
Nelson
, A.
Walsh
, M.
Van Schilfgaarde
, and P. R. F.
Barnes
, Nanoscale
8
(12
), 6317
–6327
(2016
).26.
M. S.
Alias
, I.
Dursun
, M. I.
Saidaminov
, E. M.
Diallo
, P.
Mishra
, T. K.
Ng
, O. M.
Bakr
, and B. S.
Ooi
, Opt. Express
24
(15
), 16586
–16594
(2016
).27.
J.-S.
Park
, S.
Choi
, Y.
Yan
, Y.
Yang
, J. M.
Luther
, S.-H.
Wei
, P.
Parilla
, and K.
Zhu
, J. Phys. Chem. Lett.
6
(21
), 4304
–4308
(2015
).28.
A. D.
Rakić
, Appl. Opt.
34
(22
), 4755
–4767
(1995
).29.
T. A. F.
König
, P. A.
Ledin
, J.
Kerszulis
, M. A.
Mahmoud
, M. A.
El-Sayed
, J. R.
Reynolds
, and V. V.
Tsukruk
, ACS Nano
8
(6
), 6182
–6192
(2014
).30.
N. D.
Cuong
, VNU J. Sci.: Math.-Phys.
35
(3
), 98
–106
(2019
).31.
P. B.
Clapham
and M. C.
Hutley
, Nature
244
(5414
), 281
–282
(1973
).32.
J. K.
Kim
, S.
Chhajed
, M. F.
Schubert
, E. F.
Schubert
, A. J.
Fischer
, M. H.
Crawford
, J.
Cho
, H.
Kim
, and C.
Sone
, Adv. Mater.
20
(4
), 801
–804
(2008
).33.
T.
Kondo
, A.
Suzuki
, F.
Teramae
, T.
Kitano
, Y.
Kaneko
, R.
Kawai
, K.
Teshima
, S.
Maeda
, S.
Kamiyama
, M.
Iwaya
, H.
Amano
, and I.
Akasaki
, Proc. SPIE
7602
, 76021M
(2010
).34.
Y.
Liang
, Y.
Wang
, C.
Mu
, S.
Wang
, X.
Wang
, D.
Xu
, and L.
Sun
, Adv. Energy Mater.
8
(4
), 1701159
(2018
).35.
S.
Altazin
, C.
Reynaud
, U. M.
Mayer
, T.
Lanz
, K.
Lapagna
, R.
Knaack
, L.
Penninck
, C.
Kirsch
, K. P.
Pernstich
, S.
Harkema
, D.
Hermes
, and B.
Ruhstaller
, in SID Symposium Digest of Technical Papers
(SID
, 2015
), pp. 564
–567
.36.
S.
Altazin
, L.
Penninck
, and B.
Ruhstaller
, Handbook of Organic Light-Emitting Diodes
(Springer Japan
, Tokyo
, 2018
), pp. 1
–22
.© 2021 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2021
Author(s)
You do not currently have access to this content.