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合肥工业大学陈雷、王向华、Asad Ali团队:QLED显示用窄发射带ZnSe/ZnS核/壳量子点

放大字体  缩小字体 发布日期:2025-07-29 浏览次数:257

基于Cd的蓝色发光量子点(QDs)由于其FWHM窄、光致发光量子产率高、制备简单、成本低等优点,在量子点发光二极管(QLED)器件中得到了广泛的应用。然而,Cd作为重金属中的有毒元素,对健康和环境构成威胁,不符合当前全球绿色可持续发展的要求。近年来,铅基钙钛矿量子点因其极窄的显示频宽发射而成为最著名的恒星发光材料。然而,钙钛矿结构的量子点具有较差的环境稳定性。随着量子点在照明和显示行业的加速应用,开发和合成高质量的无Cd蓝光量子点对未来社会具有重要意义

InP和ZnSe量子点由于具有低毒性、环保和蓝光发射能力等特性,受到了研究人员的广泛关注。不幸的是,为了获得蓝色发射,由于其窄带隙,InP量子点的粒径必须足够小。对于目前的合成路线来说,获得非常小且均匀分布的InP量子点是一个很大的挑战。因此,大多数制备的InP量子点的发射峰波长大于465 nm,这不利于在显示器中获得较宽的色域。此外,尺寸过小的量子点具有相当大的比表面积,会在表面产生大量缺陷,进而影响PLQY和FWHM,最终导致InP量子点性能较差。

带隙约2.7 eV的大块ZnSe被认为是最有前途的无Cd蓝光发射量子点。然而,随着ZnSe的尺寸减小到几个纳米,量子限制域效应的逐渐增强导致带隙展宽,导致发光波长蓝移。因此,许多研究报道的ZnSe量子点的发光波长主要集中在蓝紫色波长区域。为了保证显示器的高色精度和宽色域,最需要的是发射峰值波长在445 ~ 465 nm之间、FWHM值小于25 nm的蓝色发光量子点。将一些Te掺杂到ZnSe中,形成具有窄带隙的三元ZnTeSe量子点,从而使ZnSe的发射波长向深蓝方向调谐。例如,Bao团队通过掺杂Te获得了发射峰值波长为450 nm的ZnTeSe/ZnSeS/ZnS核/壳量子点,而FWHM达到41 nm。Han等也报道了发射峰波长为450 nm的ZnSe量子点,但FWHM达到了27 nm。由于Zn和Te离子半径的显著差异,ZnSe和ZnTe晶格参数的不匹配导致ZnTeSe量子点存在缺陷,严重拉大了ZnSe量子点的FWHM。

作为解决这一问题的另一种策略,通过控制ZnSe核的尺寸和ZnS壳层的厚度来克服ZnSe量子点蓝紫色发射的缺点是有希望的,因为量子点的光学性质受到它们的尺寸和涂层壳层厚度的显著影响。增加ZnSe量子点的尺寸可以有效地减小核心处的量子限域效应,有利于发射波长的红移。此外,合适的涂层外壳不仅可以钝化表面缺陷,还可以减少激子离域,从而在发射峰值波长和FWHM方面达到调节发光参数的目的。

合肥工业大学陈雷、王向华、Asad Ali等人报道了超窄带蓝色发光ZnSe/ZnS核/壳量子点的合成,其光致发光/电致发光的半最大全宽度(FWHM)窄为19/20 nm,峰值分别为446/449 nm。通过系统优化阳离子与阴离子的摩尔比和前驱体的加入量,可以很好地控制核壳量子点的结晶。ZnS涂层壳比ZnSe具有更宽的带隙,可以有效抑制由ZnSe核表面缺陷引起的发射光谱中的荧光尾,缩小发射光谱的频宽,提高ZnSe/ZnS核/壳量子点的荧光量子产率。利用ZnSe/ZnS核/壳量子点制备的QLED具有优异的色彩纯度,特别适合显示应用。本研究为合成无重金属超窄带蓝光发射量子点开辟了一条新途径。

【结果】

【原文链接】

ZnSe/ZnS Core/Shell Quantum Dots with Narrow Emission Bands for QLED Displays

Lei Chen, Hui Jiang, Fanghai Liu, Syed Aamir Hussain, Hossein Chamkouri, Yang Song, Ping Chen, Asad Ali, and Xianghua Wang

ACS Applied Optical Materials Article ASAP

DOI: 10.1021/aCSAom.5c00207

 (来源:光电未来)

 
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