北京交通大学唐爱伟/河南大学申怀彬、陈斐Nano Lett.：红光InP基QLEDs运行寿命上取得重大突破

一、研究背景

量子点发光二极管（QLEDs）具有发光颜色随量子点（QDs）尺寸连续可调、窄的发射峰、高的色彩饱和度、高稳定性、低功耗等特点得到了广泛的研究，有望成为下一代全彩显示器件的主流技术。然而目前最先进的量子点发光材料都含有重金属Cd或者Pb，重金属在消费电子产品中已经被欧盟等国际组织严格限制。因此就需要开发出无重金属，低毒的量子点发光材料。近年来，随着InP QDs的合成技术和器件结构的不断改进，器件效率已经有了很大的提升，有望成为Cd或Pb基量子点的替代品。然而，InP QDs表面存在大量的非辐射位点，器件中电子-空穴注入不平衡等问题严重影响了QLEDs的效率和稳定性。

二、成果简介

针对以上问题，北京交通大学唐爱伟教授课题组和河南大学申怀彬教授课题组展开合作，通过使用巯基乙胺（CTA）分子对QDs薄膜进行处理，一方面有效钝化了QDs的表面缺陷，从而提高QDs和器件的稳定性；另一方面，CTA对QDs进行处理诱导产生界面偶极子，提升QDs的能级，且形成的偶极矩有助于提升空穴注入和降低电子注入，从而使器件中的载流子注入更加平衡。最终实现了最大EQE为21.21%，T₉₅@1,000 cd m^-2达到1,200小时的红光InP基QLEDs构筑。其中，T₉₅@1,000 cd m^-2寿命为目前报道的红光InP基QLEDs的最高值。

三、图文导读

图1 （a）CTA分子钝化QDs表面缺陷示意图。（b）傅里叶变换红外光谱。（c）稳态和（d）瞬态PL光谱。（e-g）XPS表征。

图2 （a）CTA修饰前后QDs的能级测试。（b）能级排列示意图。（c）单载流子器件的J-V曲线。（d）电容-电压（C-V）特性。

图3 （a）QLED器件结构示意图。（b-d）QLEDs的EL性能。

图4 （a）红外热像仪测量不同初始亮度下器件的表面温度。（b）QLED器件的T₉₅运行寿命测试。（c）文献报道和本工作中报道的红色InP基QLEDs的T₉₅运行寿命对比示意图。（d）T₉₅运行寿命的重复性测试。

四、论文信息

Nano Letters

Stable and Efficient Red InP-Based QLEDs through Surface Passivation Strategies of Quantum Dots

Shuaibing Wang，Wanying Yang，Yu Li，Jie Chen，Yangyang Bian，Jilin Deng，Binbin Hu，Fei Chen*，Huaibin Shen*，Feng Teng，Chunhe Yang，Aiwei Tang*

First published: November 29, 2024

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c04580

五、作者简介

王帅冰，现为北京交通大学物理科学与工程学院唐爱伟教授课题组在读博士研究生，研究方向为InP基量子点发光二极管（QLEDs）。发表论文11篇，以第一作者或者共一在Nano Lett.，J. Photoch. Photobio. C，ACS Appl. Mater. Interfaces期刊发表论文3篇。

唐爱伟，北京交通大学物理科学与工程学院教授，博士生导师，现任物理科学与工程学院院长。主要从事环保型量子点发光材料与器件方面的研究工作。目前主持和完成多项国家自然科学基金、北京市自然科学基金重点项目等国家和省部级项目。在Nature, Adv. Mater., Nano Lett.等国际知名学术期刊上发表学术论文150余篇，获得授权国家发明专利4项。曾入选北京交通大学首批卓越百人计划，获得北京交通大学五四青年奖章、北京交通大学优秀主讲教师称号等。

申怀彬，河南大学纳米科学与材料工程学院教授，博士生导师，国家自然科学基金委优秀青年科学基金项目获得者。二十年来一直从事II-VI族量子点发光材料及其电致发光器件（QLED）方面研究。近五年以第一/通讯作者在Nature(1篇)，Nat. Photonics（2篇），Nat. Nanotechnol.（1篇），Nat. Rev. Electr. Eng.（1篇），Nat. Commun.（2篇）等期刊发表SCI论文190余篇，获批国家发明专利17件，美国专利1件，技术转让2项。先后主持包括国家重点研发计划，滚球体育 创新2030重大项目（课题），国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目，国家自然科学基金-优秀青年科学基金项目等在内的国家级项目7项。

陈斐，河南大学纳米科学与材料工程学院青年教师。十年来一直从事量子点发光材料及其电致发光器件（QLED）方面研究。近五年以第一/通讯作者在Nature，Nat. Rev. Electr. Eng.，Nat. Commun.，Nano Lett.等期刊发表SCI论文10余篇。先后主持国家自然科学青年基金，国家资助博士后研究人员计划C档资助的国家级项目2项。