量子點(diǎn)作為一種無機(jī)半導(dǎo)體材料，具有發(fā)光光譜窄、色純度高、光化學(xué)穩(wěn)定性，以及發(fā)光顏色可調(diào)諧等優(yōu)點(diǎn)，在電致發(fā)光器件方面具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。基于量子點(diǎn)的發(fā)光二極管（quantum dot light-emitting diodes, QLED）是一種以量子點(diǎn)作為發(fā)光層的電致發(fā)光器件，與有機(jī)發(fā)光發(fā)光二極管（organic light-emitting diodes, OLED）相比具有很大的優(yōu)越性，在顯示設(shè)備領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，被認(rèn)為是下一代顯示技術(shù)的最佳候選之一。然而，目前使用的量子點(diǎn)材料通常以毫克規(guī)模合成，無法滿足大生產(chǎn)的需求，實(shí)現(xiàn)具有高質(zhì)量發(fā)光性能、單分散尺寸和可重復(fù)性的量子點(diǎn)材料的大規(guī)模合成是該領(lǐng)域面臨的重大挑戰(zhàn)。

圖1 量子點(diǎn)合成過程示意圖

近期，閩都創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室量子點(diǎn)材料團(tuán)隊(duì)李陽團(tuán)隊(duì)聯(lián)合遵義醫(yī)科大學(xué)、五邑大學(xué)陳釗教授、香港理工大學(xué)Wai-Yeung Wong教授和廣東普加福光電科技有限公司提出采用CdZnSe/ZnSeS/CdZnS核/殼結(jié)構(gòu)，通過一步法實(shí)現(xiàn)了超過0.5kg的高質(zhì)量量子點(diǎn)材料的大規(guī)模合成，這一成果不僅在合成規(guī)模上創(chuàng)下了新紀(jì)錄，而且在光學(xué)性能上也達(dá)到了頂尖水平。這種大規(guī)模合成的量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)不僅能夠高效地鈍化界面和表面缺陷，還能調(diào)節(jié)能帶間隙，減少空穴傳輸材料與量子點(diǎn)之間的能量級偏移，從而實(shí)現(xiàn)電荷載體的平衡注入。所合成的紅色發(fā)射量子點(diǎn)顯示出高熒光量子產(chǎn)率（>90%）、長的熒光壽命（>20 ns）和快速的輻射躍遷速率（>3.0×107 s-1）。這表明該材料在QLED應(yīng)用中的潛力。基于所合成的量子點(diǎn)的QLED器件表現(xiàn)出卓越的電致發(fā)光（EL）性能，峰值外量子效率達(dá)到約21%，亮度超過9.5×104 cd m-2，并且在6V時(shí)的T95壽命超過1.0×106小時(shí)。這些性能指標(biāo)表明，所合成的紅色發(fā)射量子點(diǎn)在QLED應(yīng)用中具有很高的商業(yè)潛力。這項(xiàng)工作為大規(guī)模合成高效、可靠的量子點(diǎn)材料提供了一條有效的途徑，顯著降低了商業(yè)應(yīng)用的成本，使基于QLED的商業(yè)電子產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)成為可能。

圖2 g級量子點(diǎn)和kg級量子點(diǎn)制備的QLED器件在3V電壓下的光譜圖、不同電壓下的光譜穩(wěn)定性以及器件性能

該研究成果近期以“Large Scale Synthesis of Red‐Emitting Quantum Dots for Efficient and Stable Light‐Emitting Diodes”為題發(fā)表于材料類頂刊《Advanced Materials》（DOI:10.1002/adma.202413978），該工作得到閩都創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、福建省自然科學(xué)基金和粵澳科技項(xiàng)目等項(xiàng)目支持。 

文章鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202413978 

（來源：閩都創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室）