近日，河南大學賈瑜教授課題組與QLED平臺實驗組合作，在藍光量子點熒光特性調控方面取得重要進展。他們揭示了硒化鋅量子點熒光不穩定性的根源。研究發現在氧環境下，硒化鋅量子點表面易氧化或羥基化，在帶隙中誘導高度局域的陷阱態。該陷阱態使得帶邊存在許多低振子強度長輻射壽命的表面暗激子態，從而造成熒光的不穩定。進一步的研究表明當量子點尺寸超過臨界尺寸（8.5 nm）時，表面陷阱態與量子點本征的最高占據態軌道發生共振。量子點帶邊輻射由高振子強度短輻射壽命的本征帶間亮激子態主導，表面陷阱態的影響得到有效抑制。
 

研究結果“Size Engineering of Trap Effects in Oxidized and Hydroxylated ZnSe Quantum Dots”以快訊的形式發表于國際著名期刊Nano Letters 22, 3604?3611 (2022)。該研究提出的通過尺寸工程調控表面陷阱態的策略，為設計高熒光穩定的量子點光源提供了新途徑，有望在其它相關量子點體系中得到廣泛應用。課題組博士生閔靜靜和張營為論文共同第一作者，曾在平教授和申懷彬教授為論文通訊作者。杜祖亮教授、賈瑜教授為該工作主要參與者。
 

眾所周知，環境友好型硒化鋅量子點是下一代發光器件急需的藍光量子點材料。然而，氧環境下熒光不穩定制約其實際應用，是亟需解決的關鍵科學問題。該理論團隊聚焦于這一關鍵問題，致力于理論和實驗互動，通過近幾年的努力，發展出具有自己知識產權的大尺度原子層次計算方法，滿足上千原子量子點的激發態光學性質的精確計算，實現了理論研究和實驗研究的良好互動，為進一步深入開展量子點發光機理研究奠定基礎。賈瑜教授課題組長期從事大尺度原子層次計算方法的發展，并將其應用于量子點等納米結構體系電子結構和光譜學特征的研究中。近些年在Nano Letters、Physical Review B等國際知名期刊發表系列量子點發光機理的研究論文（Phys. Rev. B 98, 23410 (2018)；100, 085402 (2019)；100, 245404 (2019)；104, 045404 (2021)；J. Phys. Chem. Lett. 11, 960-967 (2020)；Phys. Rev. Mater. 4, 104004 (2020)；Appl. Phys. Lett. 120, 142103 (2022)；Nano Lett. 22, 3604 (2022)；Nano Lett. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c01459）。該工作的發表標志著實驗室理論和實驗合作研究的深入，有望實現量子點材料原子層面的精準設計。

 

本工作得到了國家自然科學基金委、河南省青年骨干教師培養計劃的資助。

 

來源：河南大學

 

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https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c00118