半導(dǎo)體照明網(wǎng)獲悉：近日，南方科技大學(xué)孫小衛(wèi)課題組通過(guò)低溫成核、高溫包覆的方法成功制備了基于溴離子鈍化的高效藍(lán)光InP量子點(diǎn)材料，同時(shí)通過(guò)配體工程，將長(zhǎng)鏈的十二硫醇配體交換為短鏈辛硫醇配體，進(jìn)一步提升了藍(lán)光InP QLED器件性能。

鎘基量子點(diǎn)由于存在生物毒性和環(huán)境污染的問(wèn)題在電子產(chǎn)品的應(yīng)用中受到了嚴(yán)格限制，InP量子點(diǎn)作為最有前途的替代產(chǎn)品，逐漸受到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛研究。目前，紅光和綠光InP量子點(diǎn)材料光致發(fā)光量子產(chǎn)率 (PLQY) 都已接近100%，然而，藍(lán)色I(xiàn)nP量子點(diǎn)的最高QY僅為 82%，因此，高效藍(lán)色I(xiàn)nP量子點(diǎn)的合成具有重要意義。

 

藍(lán)色I(xiàn)nP量子點(diǎn)較低的PLQY主要是由于其較大的比表面積，導(dǎo)致其較易被氧化。同時(shí)，InP較小的有效電子質(zhì)量（0.077me*）使其核心電子更易躍遷至ZnS殼層，使其被表面缺陷所捕獲。基于產(chǎn)業(yè)化和環(huán)保的理念，我們使用毒性低、穩(wěn)定性好，廉價(jià)的三（二甲胺）膦作為前驅(qū)體，為了減少成核過(guò)程中InP核心的氧化，我們?cè)诔珊饲昂蠓謩e對(duì)量子點(diǎn)進(jìn)行脫氣處理，相比僅有成核前的脫氣工藝，InP/ZnS量子點(diǎn)的PLQY提高了10%。另一方面，為了彌補(bǔ)由于核殼間較大的晶格失配（7.7%）導(dǎo)致無(wú)法包覆較厚的ZnS殼層限制核心電子躍遷的問(wèn)題，我們選擇使用有機(jī)配體和鹵素進(jìn)行協(xié)同鈍化的方案，鈍化殼層表面的缺陷。

 

 

圖1.藍(lán)光InP/ZnS/ZnS量子點(diǎn)合成示意圖

 

據(jù)課題組介紹，溴離子相對(duì)于碘離子具有更小的離子半徑和更強(qiáng)的電負(fù)性，表現(xiàn)出優(yōu)異的陽(yáng)離子鈍化效果，但在量子點(diǎn)合成過(guò)程中，由于溴離子的引入導(dǎo)致的量子點(diǎn)快速生長(zhǎng)而普遍應(yīng)用在綠光InP量子點(diǎn)的合成中。為此，孫小衛(wèi)課題組團(tuán)隊(duì)提出了低溫引入溴離子的方法進(jìn)行核心的生長(zhǎng)和鈍化，并在高溫下包覆ZnS殼層，成功制備出PLQY為93%的藍(lán)光InP量子點(diǎn)。相較于碘離子鈍化后54%的PLQY有了顯著的提升，也是迄今為止藍(lán)色I(xiàn)nP 量子點(diǎn)的最高報(bào)道值。

 

 

圖2.（a）器件能級(jí)圖，（b）歸一化PL 和 EL 光譜，（c）配體交換前后電流密度-電壓-亮度曲線，（d）EQE-電流密度曲線

 

后期通過(guò)引入了短鏈辛硫醇配體來(lái)替代長(zhǎng)鏈?zhǔn)虼寂潴w，進(jìn)一步提升電子和空穴的注入效率，研究團(tuán)隊(duì)也成功制備了外量子效率為2.6%的藍(lán)光InP QLED。

 

上述研究工作得到了科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFB0401702）;國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No. 61674074, No. 61875082, No. 61405089, No. 62005115);廣東省重點(diǎn)區(qū)域研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(No. 2019B010925001, No. 2019B010924001) ;深圳孔雀團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（No. KQTD2016030111203005）的支持。