来自上海大学、吉林大学和TCL工业研究院等的科学家们在量子点发光二极管(QLED)领域取得重大突破。他们的研究成果发表在《Nature》杂志上，发现了一种通过等电子控制策略合成均匀的ZnSeTeS量子点(QDs)的方法，解决了传统重金属镉基蓝光QDs面临的环境问题和性能瓶颈。这一创新为开发高效、稳定的无重金属蓝光QLED提供了新的解决方案，有望推动下一代显示技术的发展。
图：量子点的表征
量子点发光二极管(QLED)因其高色纯度和成本效益而备受关注，但无重金属蓝光QLED的发展仍面临挑战。传统的ZnSeTe量子点虽然环保，但存在色纯度低和稳定性差的问题，主要原因是碲(Te)原子在合金中容易聚集，导致成分不均匀和结构缺陷。因此，开发一种能够平衡阴离子反应性并抑制Te聚集的新策略至关重要。
研究团队采用了一种等电子控制策略，通过引入三苯基磷化硫(TPP-S)来合成均匀的ZnSeTeS量子点。TPP-S不仅促进了阴离子前驱体的反应平衡，还通过高电负性干扰Te原子周围的载流子，抑制了Te₂等电子中心的形成。此外，通过调整Te和S的含量，实现了量子点的均匀合金化，并进一步通过ZnSe和ZnS壳层的生长制备了核壳结构的量子点，显著提高了其光学和结构性能。
图：器件性能。a) 能带图。b) 基于C/S/S QD-1和QD-2的QLED的电致发光光谱。插图：1931年建立的CIE色度图中的对应坐标。c) QLED的J-V-L曲线。d) QLED的EQE-J曲线。e) QLED的EQE直方图。f) 大面积蓝光QLED的照片。g) 大面积蓝光QLED的亮度分布图。h) 最新报道的纯蓝光QLED的峰值EQE与电致发光波长的关系
研究结果显示，基于ZnSeTeS/ZnSe/ZnS核壳结构的纯蓝光QLED在460纳米处发射，实现了24.7%的高外量子效率(EQE)，17纳米的窄发射线宽，以及接近30,000小时的长操作半衰期(T₅₀)，在100 cd/m²下表现出与最先进的镉基蓝光QLED相当的性能。通过温度依赖的光致发光(PL)光谱分析，QD-2显示出更高的辐射复合效率，其非辐射载流子密度显著降低。此外，时间分辨PL光谱和瞬态吸收光谱表明，QD-2具有更有效的辐射复合和更少的缺陷态。这些结果表明，通过等电子控制策略合成的ZnSeTeS量子点在结构稳定性和光学性能上均得到了显著提升。
图：器件稳定性
图：C/S/S QD-2的PL光谱。不同Te/(Se+Te+S)比值下，C/S/S QD-2的PL光谱。CTe，从1 mol%到10 mol%。插图：紫外激发下QD-2溶液的照片
这一研究为开发高效、稳定的无重金属蓝光QLED提供了新的思路，有望推动环保型QLED技术的发展。未来，该技术可应用于高色域显示、照明等领域，为实现可持续发展的显示技术提供支持。
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