基于Cd的藍(lán)色發(fā)光量子點(diǎn)（QDs）由于其FWHM窄、光致發(fā)光量子產(chǎn)率高、制備簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）器件中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，Cd作為重金屬中的有毒元素，對(duì)健康和環(huán)境構(gòu)成威脅，不符合當(dāng)前全球綠色可持續(xù)發(fā)展的要求。近年來，鉛基鈣鈦礦量子點(diǎn)因其極窄的顯示頻寬發(fā)射而成為最著名的恒星發(fā)光材料。然而，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)具有較差的環(huán)境穩(wěn)定性。隨著量子點(diǎn)在照明和顯示行業(yè)的加速應(yīng)用，開發(fā)和合成高質(zhì)量的無(wú)Cd藍(lán)光量子點(diǎn)對(duì)未來社會(huì)具有重要意義。
InP和ZnSe量子點(diǎn)由于具有低毒性、環(huán)保和藍(lán)光發(fā)射能力等特性，受到了研究人員的廣泛關(guān)注。不幸的是，為了獲得藍(lán)色發(fā)射，由于其窄帶隙，InP量子點(diǎn)的粒徑必須足夠小。對(duì)于目前的合成路線來說，獲得非常小且均勻分布的InP量子點(diǎn)是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。因此，大多數(shù)制備的InP量子點(diǎn)的發(fā)射峰波長(zhǎng)大于465 nm，這不利于在顯示器中獲得較寬的色域。此外，尺寸過小的量子點(diǎn)具有相當(dāng)大的比表面積，會(huì)在表面產(chǎn)生大量缺陷，進(jìn)而影響PLQY和FWHM，最終導(dǎo)致InP量子點(diǎn)性能較差。
帶隙約2.7 eV的大塊ZnSe被認(rèn)為是最有前途的無(wú)Cd藍(lán)光發(fā)射量子點(diǎn)。然而，隨著ZnSe的尺寸減小到幾個(gè)納米，量子限制域效應(yīng)的逐漸增強(qiáng)導(dǎo)致帶隙展寬，導(dǎo)致發(fā)光波長(zhǎng)藍(lán)移。因此，許多研究報(bào)道的ZnSe量子點(diǎn)的發(fā)光波長(zhǎng)主要集中在藍(lán)紫色波長(zhǎng)區(qū)域。為了保證顯示器的高色精度和寬色域，最需要的是發(fā)射峰值波長(zhǎng)在445 ~ 465 nm之間、FWHM值小于25 nm的藍(lán)色發(fā)光量子點(diǎn)。將一些Te摻雜到ZnSe中，形成具有窄帶隙的三元ZnTeSe量子點(diǎn)，從而使ZnSe的發(fā)射波長(zhǎng)向深藍(lán)方向調(diào)諧。例如，Bao團(tuán)隊(duì)通過摻雜Te獲得了發(fā)射峰值波長(zhǎng)為450 nm的ZnTeSe/ZnSeS/ZnS核/殼量子點(diǎn)，而FWHM達(dá)到41 nm。Han等也報(bào)道了發(fā)射峰波長(zhǎng)為450 nm的ZnSe量子點(diǎn)，但FWHM達(dá)到了27 nm。由于Zn和Te離子半徑的顯著差異，ZnSe和ZnTe晶格參數(shù)的不匹配導(dǎo)致ZnTeSe量子點(diǎn)存在缺陷，嚴(yán)重拉大了ZnSe量子點(diǎn)的FWHM。
作為解決這一問題的另一種策略，通過控制ZnSe核的尺寸和ZnS殼層的厚度來克服ZnSe量子點(diǎn)藍(lán)紫色發(fā)射的缺點(diǎn)是有希望的，因?yàn)榱孔狱c(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)受到它們的尺寸和涂層殼層厚度的顯著影響。增加ZnSe量子點(diǎn)的尺寸可以有效地減小核心處的量子限域效應(yīng)，有利于發(fā)射波長(zhǎng)的紅移。此外，合適的涂層外殼不僅可以鈍化表面缺陷，還可以減少激子離域，從而在發(fā)射峰值波長(zhǎng)和FWHM方面達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)光參數(shù)的目的。
合肥工業(yè)大學(xué)陳雷、王向華、Asad Ali等人報(bào)道了超窄帶藍(lán)色發(fā)光ZnSe/ZnS核/殼量子點(diǎn)的合成，其光致發(fā)光/電致發(fā)光的半最大全寬度（FWHM）窄為19/20 nm，峰值分別為446/449 nm。通過系統(tǒng)優(yōu)化陽(yáng)離子與陰離子的摩爾比和前驅(qū)體的加入量，可以很好地控制核殼量子點(diǎn)的結(jié)晶。ZnS涂層殼比ZnSe具有更寬的帶隙，可以有效抑制由ZnSe核表面缺陷引起的發(fā)射光譜中的熒光尾，縮小發(fā)射光譜的頻寬，提高ZnSe/ZnS核/殼量子點(diǎn)的熒光量子產(chǎn)率。利用ZnSe/ZnS核/殼量子點(diǎn)制備的QLED具有優(yōu)異的色彩純度，特別適合顯示應(yīng)用。本研究為合成無(wú)重金屬超窄帶藍(lán)光發(fā)射量子點(diǎn)開辟了一條新途徑。
【結(jié)果】
【原文鏈接】
ZnSe/ZnS Core/Shell Quantum Dots with Narrow Emission Bands for QLED Displays
Lei Chen, Hui Jiang, Fanghai Liu, Syed Aamir Hussain, Hossein Chamkouri, Yang Song, Ping Chen, Asad Ali, and Xianghua Wang
ACS Applied Optical Materials Article ASAP
DOI: 10.1021/aCSAom.5c00207
（來源：光電未來）
