近期,申怀彬教授团队在量子点发光二极管(QD-LEDs)领域取得新进展,相关成果以“Bright and efficient green ZnSeTe-based quantum-dot light-emitting diodes with EQE exceeding 20%”为题,以Research Article形式在Science Bulletin上在线发表。目前该期刊影响影子为18.8,JCR分区一区。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.scib.2025.02.042
QD-LEDs以其高效、稳定及高色纯度的优异性能,已成为引领新一代显示技术发展的核心力量。然而,随着全球环保意识的日益增强,QD-LEDs技术的快速发展也面临新的挑战:如何在确保高性能的同时兼顾低毒环保性。这一需求推动了两大环保型量子点体系——InP和ZnSe量子点成为研究焦点。InP量子点虽能通过精细调控晶核尺寸来灵活调节发射光谱,但其制备过程依赖有毒且昂贵的磷前驱体,限制了其大规模应用前景。相比之下,ZnSe量子点通过与窄带隙ZnTe合金化形成三元ZnSeTe量子点来实现光谱调节,不仅展现出显著的光谱调控便捷性,还兼具可持续性和成本效益优势,为QD-LEDs技术的未来发展开辟了一条绿色且经济高效的路径。然而,ZnSeTe基量子点在绿光和红光QD-LEDs应用中,因缺乏有效的缺陷钝化策略而面临性能瓶颈。因此,如何通过量子点结构设计实现缺陷的高效钝化,是该研究的核心问题。
针对上述问题,河南大学申怀彬教授团队提出了一种通过超薄ZnSeS合金界面层诱导ZnS厚壳生长的缺陷钝化策略,减轻了ZnSeTe基薄壳量子点的因缺陷钝化不完全及界面晶格适配度低所导致的发光效率低和稳定性差的问题。同时,厚壳层使得量子点的能级结构轻微上移,这有助于降低空穴注入势垒并抑制电子过量注入,从而促进了载流子注入平衡。最终实现了EQE大于20%、亮度首次突破100,000 cd m−2的ZnSeTe基绿光QD-LEDs构筑,同时器件的工作稳定性也得到了明显提升。这种结构设计为ZnSeTe基量子点的生长控制及缺陷钝化提供了新思路,为高性能环保量子点器件的开发奠定了重要基础。

河南大学纳米科学与材料工程学院为论文第一通讯单位,硕士研究生邓向珍、赵巧玲、以及博士研究生张涵为论文第一作者,申怀彬教授和张枫娟副教授为论文通讯作者。本工作得到了国家自然科学基金委、国家科技部、中国博士后基金委、河南省科技厅和河南大学的大力支持。