量子點 (QD) 在實現高光致發光量子產率 (PLQY)、可調發射光譜和高色純度方面顯示出巨大潛力。然而，實現具有窄半最大值全寬（FWHM）的高性能量子點發光二極管（QLED）仍然是一項艱巨的挑戰。高效紅色 QLED 的電致發光（EL）光譜的全寬半長通常寬約 25 nm，這阻礙了高色純白光器件的開發。
QLED 的 FWHM 主要由組成 QD 的特性決定。單個 QD 在形狀、尺寸和化學成分方面的不均勻性會導致 QLED 中的 EL 光譜出現嚴重的不均勻展寬 。為了克服不均勻展寬，人們開發了各種 QDs 合成技術。例如，2018 年，Cao 等人合成了具有低帶隙殼的 CdSe/Cd1-xZnxSe/ZnSe QDs 三元素復合材料。由于三元素復合材料的合成工藝相對簡單，因此獲得了尺寸和化學成分均勻分布的 QDs，從而得到了 21.0 nm 的相對較窄 FWHM 的 QLED。最近，Liu 等人通過一種新的一鍋合成法合成了高度合金化的深紅色 CdZnSe/ZnSeS QDs。由于 QDs 尺寸較大，因此獲得了尺寸分布均勻的 QDs。此外，由于 ZnSeS 外殼能夠降低空穴注入勢壘，從而促進了 QLED 中電荷注入過程的平衡。因此，實現了最大外部量子效率（EQEmax）超過 20%、FWHM 為 21.8 nm 的高性能 QLED。然而，這些策略主要關注的是 QD 尺寸分布不均勻引起的 FWHM 變寬，而對 QD 結構缺陷或應變的研究似乎被忽略了。2019 年，Klimov 等人發現，用各向異性的晶格失配材料組裝的核/殼 QD 構成了發光核的非對稱壓縮，從而誘發了重空穴態和輕空穴態的顯著分裂，導致光致發光（PL）光譜的均勻展寬。此外，徑向梯度殼生長能有效防止壓縮應變導致的核/殼 QD 結構缺陷，降低激子-聲子耦合。之后，Lee 等人合成了核/多殼橘紅色 QDs，PLQY 接近 99.5%，在此基礎上實現了 19.0 nm 窄 FWHM 的紅色底部發光 QLED。然而，底部發光 QLED 的 EQEmax 僅為 12.8%。目前還沒有報道過 FWHM 值小于 20 nm 的高效紅色底部發光 QLED。
與上述 QD 合成方法不同，Peng 小組提出了一種 SILAR 策略，可在溫和的反應溫度（220-240 ℃）下合成近乎單分散的 CdSe/CdS QD。通過精確控制外殼的生長，可以合成具有窄 FWHM 的大尺寸 QDs。然而，所采用的低反應溫度不利于合金 QD 的形成，而且由于核/殼材料的晶格常數存在差異，容易誘發界面缺陷。彭志剛研究小組進一步引入了改進的熱循環 SILAR（TC-SILAR）策略，該策略能有效抑制合成體系中自核的發生，促進 QD 在高溫下的合金化。然而，TC-SILAR 策略存在低溫離子吸附能力弱、反復冷卻和加熱等缺點，可能會嚴重阻礙 QDs 的產業化（圖 1b）。因此，仍然需要一種簡便有效的方法來合成具有窄 FWHM 的高質量 QDs。
蘇州大學馮敏強、李述湯、謝躍民等人開發了一種在310 °C恒溫條件下合成連續梯度Zn1-xCdxSe/ZnSe外殼的簡便HT-SILAR策略，從而能夠隨后制備出大顆粒、尺寸均勻的紅色CdZnSe/Zn1-xCdxSe/ZnSe/ZnS/CdZnS QDs。Zn1-xCdxSe/ZnSe 外殼能有效釋放內核的不對稱應變，抑制重空穴能級分裂，削弱激子-縱向光學（LO）聲子耦合，從而形成大尺寸的 QDs（19.0 nm），其近統一 PLQY 為 97.8%，窄 FWHM 為 17.1 nm，同時載流子注入和輻射重組效率也得到了提高。利用這些 QDs，成功地制造出了高色純度的紅色 QLED，其超窄 EL FWHM 為 17.6 nm。由于高效的載流子注入和器件中焦耳熱的減少，這種 QLED 的 EQEmax 高達 38%以上，亮度超過 120,000 nit，并且具有卓越的運行耐久性，T95 壽命達 24,100 h（在 1000 nit 下測試）。這項研究為合成高質量、大尺寸、高色純度的 QDs 提供了一種新穎而簡便的策略。
【結果】
【原文鏈接】
Bo-Chen Liu, Qizhong Lin, Shuang-Qiao Sun, Qi Sun, Xing Peng, Xinyuan Chen, Yang Li, Yue-Min Xie, Shuit-Tong Lee, Man-Keung Fung. Tailored large-particle quantum dots with high color purity and excellent electroluminescent efficiency. Science Bulletin, 2025.
https://doi.org/10.1016/j.scib.2025.01.017.
（來源：光電未來）
