最近，河南大學(xué)與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)等單位合作，在可見光量子點(diǎn)發(fā)光二極管(QLED)方面取得突破性進(jìn)展。該工作通過設(shè)計(jì)合成新型核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)，研發(fā)了兼具高亮度、高效率和長(zhǎng)壽命紅綠藍(lán)三基色QLED器件，其中多項(xiàng)性能指標(biāo)創(chuàng)世界記錄，包括紅綠兩色的亮度(356,000 cd/m2和614,000 cd/m2)和效率(21.6%和22.9%)、藍(lán)色的亮度(62,600 cd/m2)以及綠色和藍(lán)色器件的壽命(分別為1.7 × 106 h和7000 h)。該研究結(jié)果有望加速推進(jìn)QLED在高亮高效顯示和照明領(lǐng)域應(yīng)用的進(jìn)程。
20世紀(jì)90年代氮化鎵基高亮度藍(lán)光LED的突破，開啟了LED照明和顯示的新時(shí)代(三位日本科學(xué)家因此貢獻(xiàn)獲得了2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng))?；诎雽?dǎo)體量子點(diǎn)的QLED，由于具有更好的單色性、色彩飽和度和較低的制備成本等優(yōu)點(diǎn)，在顯示和照明領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展，其發(fā)光亮度、外量子效率(EQE)和壽命等主要性能指標(biāo)都得到了大幅度提升。但在以往的工作中，器件存在高亮度時(shí)效率太低、高效率下亮度太低的矛盾。如何使器件在高亮度的同時(shí)保持高效率、且具有長(zhǎng)壽命和高穩(wěn)定性，是QLED領(lǐng)域亟待解決的難題，也是制約其在顯示和照明領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。
造成上述“魚與熊掌不可兼得”困境的主要原因在于，通常QLED發(fā)光層中量子點(diǎn)價(jià)帶能級(jí)較深，與空穴傳輸層不匹配，導(dǎo)致空穴注入效率過低，與電子注入不平衡。針對(duì)這一難題，研究團(tuán)隊(duì)從發(fā)光層量子點(diǎn)的設(shè)計(jì)入手，基于“低溫成核、高溫長(zhǎng)殼”的技術(shù)，合成了熒光量子產(chǎn)率高、穩(wěn)定性強(qiáng)的硒陰離子貫穿的CdSe/ZnSe新型核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)(圖1)。這類高質(zhì)量核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)作為發(fā)光層，能改善與傳輸層能級(jí)的匹配，有效降低空穴注入勢(shì)壘，提高載流子的注入效率，克服以往QLED中由于空穴注入不足、電子注入過多所引起的一系列問題，從而大幅度提升器件整體性能。
