近日，河南大學申懷彬教授和張楓娟副教授研究團隊在Science Bulletin上發表了題為“Bright and efficient green ZnSeTe-based quantum-dot light-emitting diodes with EQE exceeding 20%”的文章。該研究提出了一種通過超薄ZnSeS合金界面層誘導ZnS厚殼生長的缺陷鈍化策略，減輕了ZnSeTe基薄殼量子點的因缺陷鈍化不完全及界面晶格適配度低所導致的發光效率低和穩定性差的問題，實現了EQE大于20%、亮度首次突破100,000 cd m−2的ZnSeTe基綠光QD-LEDs構筑。
研究亮點
1. 提出了一種超薄ZnSeS合金界面層誘導ZnS厚殼生長策略，緩解了ZnSeTe基量子點界面晶格失配并鈍化了表面缺陷。
2. 厚殼生長量子點表現出了優異的光學性能，并促進了載流子注入平衡。
3. 實現了EQE高達20.6%，亮度為106,054 cd m−2的高效高亮綠光ZnSeTe基QD-LEDs器件構筑。
研究背景
量子點發光二極管（QD-LEDs）以其高效、穩定及高色純度的優異性能，已成為引領新一代顯示技術發展的核心力量。然而，隨著全球環保意識的日益增強，QD-LEDs技術的快速發展也面臨新的挑戰：如何在確保高性能的同時兼顧低毒環保性。這一需求推動了兩大環保型量子點體系——InP和ZnSe量子點成為研究焦點。InP量子點雖能通過精細調控晶核尺寸來靈活調節發射光譜，但其制備過程依賴有毒且昂貴的磷前驅體，限制了其大規模應用前景。相比之下，ZnSe量子點通過與窄帶隙ZnTe合金化形成三元ZnSeTe量子點來實現光譜調節，不僅展現出顯著的光譜調控便捷性，還兼具可持續性和成本效益優勢，為QD-LEDs技術的未來發展開辟了一條綠色且經濟高效的路徑。然而，ZnSeTe基量子點在綠光和紅光QD-LEDs應用中，因缺乏有效的缺陷鈍化策略而面臨性能瓶頸。因此，如何通過量子點結構設計實現缺陷的高效鈍化，是該研究的核心問題。
成果介紹
該研究基于團隊開發的“低溫成核，高溫生長”技術，通過在殼層生長過程中引入超薄ZnSeS合金界面層輔助ZnS厚外殼生長，成功制備出對缺陷具有明顯鈍化作用的綠光ZnSeTe/ZnSe/ZnSeS/ZnS核殼結構量子點。界面層的引入能夠有效緩解ZnSe與ZnS界面間的晶格失配，厚殼生長可以進一步鈍化量子點表面缺陷，從而提升量子點的輻射復合效率和光學穩定性。此外，厚殼層使得量子點的能級結構輕微上移，這有助于降低空穴注入勢壘并抑制電子過量注入，從而促進載流子注入平衡，最終將器件的外量子效率從12.9%大幅提升至20.6%，亮度從81,825 cd m−2提升至106,054 cd m−2，創下了ZnSe和ZnSeTe體系QD-LEDs器件的最高亮度記錄，同時器件的工作穩定性也得到了明顯提升。這種結構設計為ZnSeTe基量子點的生長控制及缺陷鈍化提供了新思路，為高性能環保量子點d電致發光器件的開發奠定了重要基礎。
圖文導讀
圖1. ZnSeTe基量子點合成原理示意圖及其晶體結構特性。
圖2.超薄合金界面層助力ZnSeTe基量子點光學性能改善。
圖3.厚殼生長增強量子點發光二極管中的載流子注入平衡。
圖4.超薄合金界面層引入促進綠光ZnSeTe基量子點電致發光器件性能提升。
文章信息
Xiangzhen Deng, Qiaoling Zhao, Han Zhang, Fengjuan Zhang, Huaibin Shen. Bright and efficient green ZnSeTe-based quantum-dot light-emitting diodes with EQE exceeding 20%. Science Bulletin, 2025.
https://doi.org/10.1016/j.scib.2025.02.042
(來源：Science Bulletin)
