在国家自然科学基金项目（批准号：U1604261, 61474037, 61874039）等资助下，河南大学申怀彬、杜祖亮、李林松团队与中国科学技术大学张振宇团队等研究人员合作，在兼具高亮度高效率的量子点发光二极管（QLED）领域取得重要进展。研究成果以“Visible Quantum Dot Light-emitting Diodes with Simultaneous High Brightness and Efficiency”（兼具高亮度高效率的可见光区量子点发光二极管）为题，于2019年2月21日在Nature Photonics （《自然·光子学》）上发表。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41566-019-0364-z。

发光亮度、外量子效率和寿命是QLED走向应用的关键指标，已有工作中总存在高亮度时效率太低、高效率下亮度太低的矛盾。如何在高亮度的同时保持高效率、且具有长寿命和高稳定性是QLED领域亟需解决的难题，也是制约其在高亮、高效显示和照明领域应用的关键技术瓶颈。

针对上述难题，研究团队通过设计构筑以硒为阴离子贯穿元素的核壳结构量子点（CdSe/ZnSe，见图1）优化了发光层能级与传输层能级的匹配，提高了载流子的注入效率和平衡，大幅度提升了器件整体性能，实现了兼具高亮度高效率的红、绿、蓝三基色QLED器件。获得的红、绿、蓝三基色QLED器件的最高亮度分别达到356,000 cd/m2、614,000 cd/m2和62,600 cd/m2，最高外量子效率分别为21.6%、22.9%和8.05% (见图2)。在稳定性方面，红色和绿色器件的寿命达到160万小时以上，蓝色器件寿命达到7000小时以上。论文工作在原理上展示了QLED在显示与照明两大领域应用的可能性，为未来QLED领域在量子点材料体系设计和器件结构优化等方面提供了新思路。

图1 CdSe/ZnSe 核壳结构量子点球差电镜形貌和组份表征 a 球差电镜图；b STEM图；c-g 元素分布图；h 元素空间分布比较

图2 红绿蓝三色QLED器件性能 a 器件结构示意图；b 电流密度和亮度随电压变化关系；c 外量子效率（EQE）随亮度变化关系