量子點(diǎn) (QD) 在實(shí)現(xiàn)高光致發(fā)光量子產(chǎn)率 (PLQY)、可調(diào)發(fā)射光譜和高色純度方面顯示出巨大潛力。然而，實(shí)現(xiàn)具有窄半最大值全寬（FWHM）的高性能量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）仍然是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。高效紅色 QLED 的電致發(fā)光（EL）光譜的全寬半長(zhǎng)通常寬約 25 nm，這阻礙了高色純白光器件的開(kāi)發(fā)。
QLED 的 FWHM 主要由組成 QD 的特性決定。單個(gè) QD 在形狀、尺寸和化學(xué)成分方面的不均勻性會(huì)導(dǎo)致 QLED 中的 EL 光譜出現(xiàn)嚴(yán)重的不均勻展寬 。為了克服不均勻展寬，人們開(kāi)發(fā)了各種 QDs 合成技術(shù)。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(fù)合材料。由于三元素復(fù)合材料的合成工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，因此獲得了尺寸和化學(xué)成分均勻分布的 QDs，從而得到了 21.0 nm 的相對(duì)較窄 FWHM 的 QLED。最近，Liu 等人通過(guò)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(shì)壘，從而促進(jìn)了 QLED 中電荷注入過(guò)程的平衡。因此，實(shí)現(xiàn)了最大外部量子效率（EQEmax）超過(guò) 20%、FWHM 為 21.8 nm 的高性能 QLED。然而，這些策略主要關(guān)注的是 QD 尺寸分布不均勻引起的 FWHM 變寬，而對(duì) QD 結(jié)構(gòu)缺陷或應(yīng)變的研究似乎被忽略了。2019 年，Klimov 等人發(fā)現(xiàn)，用各向異性的晶格失配材料組裝的核/殼 QD 構(gòu)成了發(fā)光核的非對(duì)稱壓縮，從而誘發(fā)了重空穴態(tài)和輕空穴態(tài)的顯著分裂，導(dǎo)致光致發(fā)光（PL）光譜的均勻展寬。此外，徑向梯度殼生長(zhǎng)能有效防止壓縮應(yīng)變導(dǎo)致的核/殼 QD 結(jié)構(gòu)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(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了 19.0 nm 窄 FWHM 的紅色底部發(fā)光 QLED。然而，底部發(fā)光 QLED 的 EQEmax 僅為 12.8%。目前還沒(méi)有報(bào)道過(guò) FWHM 值小于 20 nm 的高效紅色底部發(fā)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(yīng)溫度（220-240 ℃）下合成近乎單分散的 CdSe/CdS QD。通過(guò)精確控制外殼的生長(zhǎng)，可以合成具有窄 FWHM 的大尺寸 QDs。然而，所采用的低反應(yīng)溫度不利于合金 QD 的形成，而且由于核/殼材料的晶格常數(shù)存在差異，容易誘發(fā)界面缺陷。彭志剛研究小組進(jìn)一步引入了改進(jìn)的熱循環(huán) SILAR（TC-SILAR）策略，該策略能有效抑制合成體系中自核的發(fā)生，促進(jìn) 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(fù)冷卻和加熱等缺點(diǎn)，可能會(huì)嚴(yán)重阻礙 QDs 的產(chǎn)業(yè)化（圖 1b）。因此，仍然需要一種簡(jiǎn)便有效的方法來(lái)合成具有窄 FWHM 的高質(zhì)量 QDs。
蘇州大學(xué)馮敏強(qiáng)、李述湯、謝躍民等人開(kāi)發(fā)了一種在310 °C恒溫條件下合成連續(xù)梯度Zn1-xCdxSe/ZnSe外殼的簡(jiǎn)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(nèi)核的不對(duì)稱應(yīng)變，抑制重空穴能級(jí)分裂，削弱激子-縱向光學(xué)（LO）聲子耦合，從而形成大尺寸的 QDs（19.0 nm），其近統(tǒng)一 PLQY 為 97.8%，窄 FWHM 為 17.1 nm，同時(shí)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(dá) 38%以上，亮度超過(guò) 120,000 nit，并且具有卓越的運(yùn)行耐久性，T95 壽命達(dá) 24,100 h（在 1000 nit 下測(cè)試）。這項(xiàng)研究為合成高質(zhì)量、大尺寸、高色純度的 QDs 提供了一種新穎而簡(jiǎn)便的策略。
【結(jié)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(lái)源：光電未來(lái)）
