近日，上海大学杨绪勇/张建华教授团队联合美国密歇根大学，在顶级学术期刊《Nature Photonics》发表的最新研究中，通过创新的 "局部晶格软化" 策略，成功突破单组分白光量子点 LED（sc-WQLED）的性能瓶颈，将其效率与寿命提升至商用水平，为环保型量子点技术产业化铺平道路。
项目简介
单组分白光量子点LED因低工作电压、光谱稳定等优势，被视为下一代显示与照明的潜力选手。但长期以来，其发展受限于两大核心难题：一是高效白光发光材料的缺乏，导致外量子效率（EQE）普遍低于2%，远落后于有机白光LED；二是现有通过自陷激子（STE）产生宽带白光的方案，始终面临 "效率与稳定性不可兼得" 的困境——要么电荷传输能力差，要么结构易失效，严重制约器件性能。
针对这一 "卡脖子" 问题，上海大学杨绪勇/张建华团队提出了局部晶格软化新策略：通过卤素离子（Cl⁻）异价掺杂ZnSe量子点核，在强共价键ZnSe基质中构建局部软化晶格区域。理论计算表明，掺杂后形成的Zn-Cl离子键（软化区）与Zn-Se共价键（刚性区）产生协同效应：软化区增强电子-声子耦合，实现高效黄光STE发射（525 nm）；刚性区则保留了蓝光激子发射（450 nm）和优异的电荷传输能力。这一设计从根本上解决了STE材料 "效率低、不稳定" 的固有矛盾。
核心成果
基于上述创新设计，团队成功制备出Cl:ZnSe/ZnSe/ZnS核壳量子点，其光致发光量子产率高达83%。以此为核心的sc-WQLED器件，性能实现跨越式突破：
· 效率跃升：最高外量子效(EQE)达15%，平均10.5±2.6%，首次将 sc-WQLED效率提升至商用级水平；
· 超高亮度：亮度突破 26,000 cd/m²，满足大尺寸显示与高亮度照明需求；
· 超长寿命：在初始亮度100cd/m² 下，寿命(T₅₀)超2500小时；
· 光谱稳定：在80–300K宽温度范围内无光谱漂移，保持了稳定的发射特性。
此外，该器件采用无重金属设计，避免了传统量子点中镉、铅等元素的环境危害，为 "绿色发光器件" 提供了全新解决方案。
图1:白色量子点的制备和结构分析
图2:白色量子点的发光机制和光学性质
图3:白色量子点的超快激子动力学和能带结构
图4:基于单组分量子点的白光发光二极管 sc-WQLED器件结构和性能
随着消费电子对 "低耗、环保、高清" 的需求升级，无重金属量子点技术正成为产业竞争的新焦点。
该项研究不仅填补了单组分白光量子点 LED 的性能空白，更通过创新的晶格工程策略，为光电材料设计提供了新思路，有望推动显示与照明产业向 "更高效、更绿色、更低成本" 转型，未来在智能家居、可穿戴设备、户外照明等领域将展现广阔应用前景。
【原文链接】
https://www.nature.com/articles/s41566-025-01716-y
（来源：上海大学绍兴研究院）
