利用量子點(diǎn)實(shí)現(xiàn)精確顏色信息的可視化已經(jīng)探索了幾十年。然而，無(wú)鎘藍(lán)光發(fā)射器件的光物理性能較差一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。來(lái)自韓國(guó)三星的科研人員介紹了量子產(chǎn)率為1的ZnSe基藍(lán)光發(fā)射量子點(diǎn)的合成。在發(fā)光二極體中構(gòu)造了氯化物含量梯度的雙量子點(diǎn)發(fā)射層，以促進(jìn)空穴傳輸，得到的器件具有理論極限效率高、亮度高、工作壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。相關(guān)論文以題目為“Efficient and stable blue quantum dot light-emitting diode”發(fā)表在Nature期刊上。
自從量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QD-LED）被認(rèn)為是一種理想的顯示器以來(lái)，人們一直致力于提高其性能。最先進(jìn)的紅色、綠色和藍(lán)色量子點(diǎn)LED的外部量子效率（EQEs）分別為20.5%、23.9%和19.8%，這被視為考慮光輸出耦合的理論極限。就工作壽命而言，紅色和綠色QD LED分別顯示出足夠的壽命T95=3800 h和T 95=2500 h，但藍(lán)色QD LED的穩(wěn)定性要差得多。先前的研究表明，壽命短的原因是非輻射復(fù)合、量子點(diǎn)-電子傳輸層（ETL）界面上積聚的電荷和偏壓下配體的不穩(wěn)定性。另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是鎘的毒性，這是商業(yè)化的嚴(yán)重障礙。
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https://doi.org/10.1038/s41586-020-2791-x
自從量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QD-LED）被認(rèn)為是一種理想的顯示器以來(lái)，人們一直致力于提高其性能。最先進(jìn)的紅色、綠色和藍(lán)色量子點(diǎn)LED的外部量子效率（EQEs）分別為20.5%、23.9%和19.8%，這被視為考慮光輸出耦合的理論極限。就工作壽命而言，紅色和綠色QD LED分別顯示出足夠的壽命T95=3800 h和T 95=2500 h，但藍(lán)色QD LED的穩(wěn)定性要差得多。先前的研究表明，壽命短的原因是非輻射復(fù)合、量子點(diǎn)-電子傳輸層（ETL）界面上積聚的電荷和偏壓下配體的不穩(wěn)定性。另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是鎘的毒性，這是商業(yè)化的嚴(yán)重障礙。
最近，環(huán)境友好的InP基紅色QD LED在EQE（21.4%）和壽命（1000 cd m2下T 95=615 h）方面與Cd基QD LED表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)男阅堋Ｈ欢?，InP的最佳控制發(fā)射波長(zhǎng)太長(zhǎng)，無(wú)法成為藍(lán)色發(fā)射體，并且最高的光致發(fā)光量子產(chǎn)率僅為76%。InP/GaP/ZnS量子點(diǎn)在480nm處的光致發(fā)光量子產(chǎn)率為81%，EQE約為1%。ZnSe基量子點(diǎn)作為一種潛在的無(wú)鎘藍(lán)光發(fā)射體進(jìn)行了研究。
最近，ZnTeSe QDLED顯示EQE=4.2%，壽命短（在200 cd m2下T 50=5分鐘，并且同一作者通過(guò)使用改進(jìn)的ETLs報(bào)告了高達(dá)9.5%的改進(jìn)EQE，但沒(méi)有穩(wěn)定性。本文提出了一種制備高效藍(lán)色ZnTeSe/ZnSe/ZnS量子點(diǎn)的方法。Te摻雜使發(fā)光波長(zhǎng)調(diào)諧到457nm，通過(guò)消除層錯(cuò)和用氯化物鈍化表面懸掛缺陷，光致發(fā)光量子產(chǎn)率提高了100%。此外，進(jìn)一步的Cl-處理取代了天然的脂肪族配體，以提高熱穩(wěn)定性和電荷注入/轉(zhuǎn)運(yùn)。
此外，發(fā)射層（EML）被設(shè)計(jì)成具有梯度Cl濃度的雙疊層，以實(shí)現(xiàn)有效的電荷復(fù)合。得到的器件顯示出高達(dá)20.2%的EQE，亮度為88900 cd m2，100 cd m2下的T 50=15850 h，這是迄今為止報(bào)道的藍(lán)色QD LED的最高值。（文：愛(ài)新覺(jué)羅星）
圖1|ZnTeSe/ZnSe/ZnS量子點(diǎn)的表征。A、ZnTeSe、ZnTeSe/ZnSe和ZnTeSe/ZnSe/ZnS量子點(diǎn)的合成原理圖，以及相應(yīng)的TEM圖像。B，兩種C/S/S量子點(diǎn)的選區(qū)衍射(SAED)圖(上)和相應(yīng)的單個(gè)粒子的高分辨率TEM圖像(下圖)，不加任何添加劑(左)和用HF和ZnCl2(右)制備的Hf和ZnCl2(右)制備的C/S/S量子點(diǎn)的選區(qū)衍射(SAED)圖和相應(yīng)的單個(gè)粒子的高分辨率TEM圖像(下圖)。
圖2表面缺陷的氯化物鈍化。a、配體在液相中與ZnCl2交換和通過(guò)膜洗滌處理進(jìn)一步交換的示意圖。b、 量子點(diǎn)的吸收光譜和光致發(fā)光光譜。c、 ZnS（100）表面欠鈍化態(tài)和完全鈍化態(tài)配體的弛豫組態(tài)。d、計(jì)算態(tài)密度（DOS），價(jià)帶最大值和導(dǎo)帶最小值。e、 量子點(diǎn)薄膜光致發(fā)光穩(wěn)定性與退火溫度的關(guān)系。
圖3 | QD LED的性能。a、量子點(diǎn)發(fā)光二極管的能帶圖。b、 具有雙EML的QD-LED的橫截面TEM圖像。使用高分辨率TEM-EDX測(cè)量Cl的垂直濃度。c、 雙EML量子點(diǎn)發(fā)光二極管的電壓相關(guān)電致發(fā)光光譜。插圖，操作裝置的照片。d、 電壓相關(guān)電流密度（左軸）和亮度（右軸）。e、 EQE的亮度依賴性。f、 在650 cd m2初始亮度下測(cè)量的QD LED的工作壽命。
圖4 |器件特性分析。a、 無(wú)量子點(diǎn)、C/S/S、C/S/S-Cl（l）和C/S/S-Cl（f）量子點(diǎn)的EOD和HOD的J–V特性。b、 頂部EML含紅色發(fā)光量子點(diǎn)和不同底部EML:C/S/S、C/S/S-Cl（l）和C/S/S-Cl（f）的QD-LED的電致發(fā)光光譜。c、 在初始亮度為2000 cd m2的情況下，從具有雙EML的QD-LED測(cè)量的時(shí)間相關(guān)電致發(fā)光和光致發(fā)光光譜。d、 QD LED工作期間的電壓變化。帶雙EML的QD-LED在（初始）和（T 50）操作前后的J–V剖面圖。
