近期，河南大学申怀彬教授与中国科学技术大学樊逢佳教授再次合作，在量子点发光二极管（QLEDs）领域取得新进展，相关成果以“Realizing low voltage-driven bright and stable quantum dot light-emitting diodes through energy landscape flattening”为题，在国际顶尖光学期刊 Light: Science & Applications 上发表。目前该杂志影响因子为20.6，中科院一区。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-024-01727-4

QLEDs是极具应用潜力的新一代电致发光器件，前提是有效解决高亮度下的寿命问题。如何管理载流子的动力学行为，从而减少器件运行过程焦耳热的产生是提高器件寿命所面临的主要技术挑战。作者合成了大尺寸连续梯度的CdZnSe/ZnSeS核壳量子点（直径>19 nm）。这种新型量子点不仅能够有效释放晶格应力，还展现出劈裂的基态能级和更高的电子浓度，进而促进激子的辐射复合过程。基于CdZnSe/ZnSeS量子点的QLEDs展现出28.1%的峰值外量子效率和有效抑制的效率滚降，同时，在100%和120%带隙电压下器件亮度分别达到了1400 cd m^-2和8600 cd m^-2，实现了低电压下的高亮度。最终，有效降低的焦耳热使得器件在1000 cd m^-2下亮度降低到95%（T₉₅）寿命超过了72,000 h。这项研究有望推动蓝色QLEDs器件寿命的快速提升，加速量子点在显示照明领域的商业化进程。

图：器件结构、性能和载流子动力学分析。(a) QLEDs器件结构示意图；(b) 外量子效率与电流密度曲线；

(c) 亮度和电压随时间变化曲线；(d) 单电子和单空穴器件的电流密度与电压曲线；(e) 瞬态电致发光动力学；(f) 器件表面温度与亮度关系。

河南大学纳米科学与材料工程学院硕士研究生刘意婷、孙莹莹为论文共同第一作者，河南大学申怀彬教授、中国科学技术大学樊逢佳和河南大学王垒博士为论文的通讯作者。本工作得到了国家自然科学基金委、河南省科技厅和河南大学的大力支持。