2025年3月5日，上海大学新型显示技术及应用集成教育部重点实验室杨绪勇教授、张建华教授团队与吉林大学张佳旗教授团队合作，在国际顶级学术期刊Nature上发表题为 “Homogeneous ZnSeTeS Quantum Dots for Efficient and Stable Pure Blue LEDs”的重要研究成果。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08645-4 。
研究背景与挑战
无重金属蓝色二极管（s）因环保优势备受关注，但其电致发光性能显著低于含镉器件。ZnSeTe量子点作为理想替代材料，面临两大核心问题：
成分不均匀性：碲（Te）易聚集形成电子中心，导致发光光谱展宽、颜色不纯（如低能尾发射）和结构失稳。
稳定性不足：Te的高反应性和氧敏感性易引发晶格缺陷和非辐射复合，降低器件寿命。
关键技术：等电子控制策略
本文提出硫（S）配位亚磷酸三苯酯（TPP-S）的等电子控制策略，构建均匀四元合金ZnSeTeS量子点，具体机制如下：
反应性平衡：TPP-S中TPP的低电子捐赠能力削弱磷-硫键，促进阴离子前驱体（Se、Te、S）反应性均衡，抑制Te富集区域形成，实现成分均匀化。
空穴局域化抑制：高电负性S通过干扰Te周围载流子分布，减弱空穴束缚，减少电子中心，提升发光纯度（PL光谱中低能峰强度比从0.79降至0.46）。
结构稳定性增强：S的引入增加量子点配置熵，消除堆垛层错和氧缺陷（如QD-2中TeO信号消失），降低非辐射复合密度，同时通过晶格收缩（Zn-Se键长从2.7 Å缩短至2.4 Å）提升热稳定性（PL强度在150°C下64小时保持97%）。
量子点表征与性能
发光效率：ZnSeTeS量子点（QD-2）实现近100%光致发光量子产率（PLQY）纯蓝色发射峰460 nm，半峰宽仅14 nm，CIE坐标（0.14, 0.06）满足Rec. 2020色域标准。
均匀性验证：X射线光电子能谱深度剖析显示，QD-2中Te和S径向分布均匀，而QD-1（不含S）存在Te聚集核心。
单量子点分析：QD-2的单颗粒PL光谱标准偏差（σFWHM）仅10.65 meV，远低于QD-1的20.57 meV，证实成分均一性显著提升。
器件结构与性能
器件架构：采用ITO/PEDOT:PSS//QDs/ZnMgO/Al结构，
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)）作为空穴传输层，
其能级匹配（ HOMO约-5.4 eV）可有效促进空穴从PEDOT:PSS向量子点层的传输，同时平衡电子-空穴注入比例，减少载流子复合损耗。
电致发光性能：
效率：外量子效率（EQE）达24.7%，为无重金属蓝色QLEDs最高值之一，超越多数含镉QLEDs和LEDs。
稳定性：初始亮度2000 cd/m²时，半寿命（T50）为112.6小时；换算至100 cd/m²时，寿命接近30,000小时，显著优于对照器件（QD-1）。
大面积均匀性：2×1 cm²器件亮度均匀性达1297±11 cd/m²，验证工艺可靠性。
结论与意义
本研究通过TPP-S配位策略实现ZnSeTeS量子点的成分均匀化与结构稳定化，结合PF8Cz空穴传输层的能级调控，制备出高效稳定的纯蓝色QLEDs。该工作为无重金属发光材料提供了新范式，推动环保型显示技术向高色域、长寿命方向发展。
PF8Cz作用总结：作为空穴传输层，PF8Cz通过匹配能级促进空穴传输，平衡载流子注入，提升器件效率与稳定性，是实现高EQE和长寿命的关键组分之一。
粤公网安备44000000000000号