我院吴政辉教授和申怀彬教授课题组与北京理工大学李红博教授团队合作在蓝色量子点材料与发光器件领域的研究成果以“Improving Internal Exciton Confinement for Efficient CdZnSeS-Based Blue Quantum Dot Light-Emitting Diodes”为题，在国际顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed.上在线发表（doi.org/10.1002/anie.202420421），标志着蓝色量子点发光二极管（QD-LED）技术取得重要进展。

量子点发光材料和器件在宽色域和高亮度显示领域有重要应用价值，加快新型发光材料和器件的研究，对于增强我国电子信息和显示面板相关产业竞争有重要意义。目前蓝光QD-LED效率、亮度和稳定性不佳，难以达到产业应用的要求。主要原因是蓝光量子点内核较小，激子限域差，这使得蓝光量子点中激子容易与表面缺陷耦合或容易发生荧光共振能量转移（FRET），大幅增加激子非辐射复合概率，限制了蓝色QD-LED效率的进一步提高。

为了解决这一问题，河南大学吴政辉教授和申怀彬教授研究团队，提出了基于CdZnSeS超大合金核制备g-CdZnSeS/ZnS蓝色量子点的方案（图1）。由于该量子点中S元素和Zn元素比例都从内而外梯度增大（图1），使其能带具有非单调性（图1d）。另一方面，相比常见的ZnCdSe基蓝色量子点，大合金核中S元素的掺杂显著降低了量子点费米能级。这种非单调性能带结构结合显著下降的费米能级极大的提高了激子的内限域效果，有效抑制了激子与表面缺陷耦合和荧光共振能量转移（FRET）。最终制备了外量子效率> 25%的蓝色QD-LED（图2），刷新了最高世界纪录。

研究团队通过电致吸收谱测试表征与物理建模分析的方法（图3），阐述了g-CdZnSeS/ZnS蓝色量子点相比常见的CdSeZn蓝色量子点具有更好激子内限域效果的物理机制。由于g-CdZnSeS/ZnS量子点导带从内向外展现出一个低洼区域，且S元素的掺杂使得费米能级显著低于该低洼能级，使得该低洼区域可以有效接纳激发态电子，因此激发态电子更有效的被限制在该低洼区域，加强了激子内限域效果。

本研究揭示了蓝色QD-LED效率低的关键原因，并提供了有效的解决方案，为构筑高性能蓝色QD-LED提供了新思路。

图1：大合金核g-CdZnSeS/ZnS蓝色量子点结构示意图。

图2：g-CdZnSeS/ZnS基蓝色QLED的器件结构与性能。

图3：g-CdZnSeS/ZnS蓝色量子点强内限域效果的验证与形成机制。