2025年3月5日，上海大學(xué)新型顯示技術(shù)及應(yīng)用集成教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊緒勇教授、張建華教授團(tuán)隊(duì)與吉林大學(xué)張佳旗教授團(tuán)隊(duì)合作，在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Nature上發(fā)表題為 “Homogeneous ZnSeTeS Quantum Dots for Efficient and Stable Pure Blue LEDs”的重要研究成果。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08645-4 。
研究背景與挑戰(zhàn)
無(wú)重金屬藍(lán)色二極管（s）因環(huán)保優(yōu)勢(shì)備受關(guān)注，但其電致發(fā)光性能顯著低于含鎘器件。ZnSeTe量子點(diǎn)作為理想替代材料，面臨兩大核心問(wèn)題：
成分不均勻性：碲（Te）易聚集形成電子中心，導(dǎo)致發(fā)光光譜展寬、顏色不純（如低能尾發(fā)射）和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。
穩(wěn)定性不足：Te的高反應(yīng)性和氧敏感性易引發(fā)晶格缺陷和非輻射復(fù)合，降低器件壽命。
關(guān)鍵技術(shù)：等電子控制策略
本文提出硫（S）配位亞磷酸三苯酯（TPP-S）的等電子控制策略，構(gòu)建均勻四元合金ZnSeTeS量子點(diǎn)，具體機(jī)制如下：
反應(yīng)性平衡：TPP-S中TPP的低電子捐贈(zèng)能力削弱磷-硫鍵，促進(jìn)陰離子前驅(qū)體（Se、Te、S）反應(yīng)性均衡，抑制Te富集區(qū)域形成，實(shí)現(xiàn)成分均勻化。
空穴局域化抑制：高電負(fù)性S通過(guò)干擾Te周圍載流子分布，減弱空穴束縛，減少電子中心，提升發(fā)光純度（PL光譜中低能峰強(qiáng)度比從0.79降至0.46）。
結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增強(qiáng)：S的引入增加量子點(diǎn)配置熵，消除堆垛層錯(cuò)和氧缺陷（如QD-2中TeO信號(hào)消失），降低非輻射復(fù)合密度，同時(shí)通過(guò)晶格收縮（Zn-Se鍵長(zhǎng)從2.7 ?縮短至2.4 ?）提升熱穩(wěn)定性（PL強(qiáng)度在150°C下64小時(shí)保持97%）。
量子點(diǎn)表征與性能
發(fā)光效率：ZnSeTeS量子點(diǎn)（QD-2）實(shí)現(xiàn)近100%光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）純藍(lán)色發(fā)射峰460 nm，半峰寬僅14 nm，CIE坐標(biāo)（0.14, 0.06）滿足Rec. 2020色域標(biāo)準(zhǔn)。
均勻性驗(yàn)證：X射線光電子能譜深度剖析顯示，QD-2中Te和S徑向分布均勻，而QD-1（不含S）存在Te聚集核心。
單量子點(diǎn)分析：QD-2的單顆粒PL光譜標(biāo)準(zhǔn)偏差（σFWHM）僅10.65 meV，遠(yuǎn)低于QD-1的20.57 meV，證實(shí)成分均一性顯著提升。
器件結(jié)構(gòu)與性能
器件架構(gòu)：采用ITO/PEDOT:PSS//QDs/ZnMgO/Al結(jié)構(gòu)，
其中PF8Cz（聚(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-alt-(9-(2-乙基己基)-咔唑-3,6-二基)）作為空穴傳輸層，
其能級(jí)匹配（ HOMO約-5.4 eV）可有效促進(jìn)空穴從PEDOT:PSS向量子點(diǎn)層的傳輸，同時(shí)平衡電子-空穴注入比例，減少載流子復(fù)合損耗。
電致發(fā)光性能：
效率：外量子效率（EQE）達(dá)24.7%，為無(wú)重金屬藍(lán)色QLEDs最高值之一，超越多數(shù)含鎘QLEDs和LEDs。
穩(wěn)定性：初始亮度2000 cd/m2時(shí)，半壽命（T50）為112.6小時(shí)；換算至100 cd/m2時(shí)，壽命接近30,000小時(shí)，顯著優(yōu)于對(duì)照器件（QD-1）。
大面積均勻性：2×1 cm2器件亮度均勻性達(dá)1297±11 cd/m2，驗(yàn)證工藝可靠性。
結(jié)論與意義
本研究通過(guò)TPP-S配位策略實(shí)現(xiàn)ZnSeTeS量子點(diǎn)的成分均勻化與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化，結(jié)合PF8Cz空穴傳輸層的能級(jí)調(diào)控，制備出高效穩(wěn)定的純藍(lán)色QLEDs。該工作為無(wú)重金屬發(fā)光材料提供了新范式，推動(dòng)環(huán)保型顯示技術(shù)向高色域、長(zhǎng)壽命方向發(fā)展。
PF8Cz作用總結(jié)：作為空穴傳輸層，PF8Cz通過(guò)匹配能級(jí)促進(jìn)空穴傳輸，平衡載流子注入，提升器件效率與穩(wěn)定性，是實(shí)現(xiàn)高EQE和長(zhǎng)壽命的關(guān)鍵組分之一。
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