环保型蓝光QLED的创新突破：开启高分辨率显示器新纪元

发布日期：2025-04-28

问：什么是量子点与QLED？

答：量子点是一种尺寸在1纳米到100纳米之间的超小半导体纳米颗粒，通常由锌、镉、硒和硫等元素组成。它的独特之处在于具有“量子限域效应”，即当半导体材料的尺寸缩小到一定程度时，其能带结构会从连续变为离散的电子能级，从而导致其光学和电学性质发生显著变化。这种特性使得量子点在受到光或电激发时，能够发出特定波长的光，且其发光颜色可以通过改变颗粒的尺寸、形状和组成来精确调控。此外量子点还可以直接用于制造量子点LED（QLED），这是一种基于量子点电致发光原理的新型显示技术。在QLED中，量子点被夹在两个电极之间，当电流通过时，量子点会发出特定颜色的光，从而实现显示功能。QLED具有超薄、高色域、可柔性、高对比度等优点，被认为是下一代显示技术的有力竞争者。

引言

在显示领域，蓝光量子点发光二极管（QLED）的研发一直备受瞩目，但传统蓝光QLED存在效率低、稳定性差等问题，严重制约了其在高端显示领域的应用。近日，一项具有里程碑意义的研究成果在《自然》上发表。研究人员成功开发出一种新型的环保ZnSeTeS量子点，这种量子点具有均匀的成分和近乎完美的光致发光量子产率，能够实现高效稳定的纯蓝光发射。

基于这种量子点的QLED在效率和稳定性方面均达到了前所未有的高度，其外部量子效率（EQE）高达24.7%，在100 cd cm2亮度下，操作半寿命接近30,000小时，与先进的含镉蓝光QLED相比毫不逊色。这一突破性的进展不仅解决了蓝光QLED长期面临的效率与稳定性难题，更为环保型显示技术的发展开辟了新的道路。随着技术的进一步成熟和应用，我们有理由期待，在不久的将来，更加清晰、明亮且环保的显示屏幕将走进我们的生活，为人们带来前所未有的视觉体验。

第一章 QLED的环保与性能难题

量子点发光二极管（QLED）通常依赖于一种称为量子点的纳米晶体，而传统QLED的制造往往使用有毒的重金属，这不仅对环境造成负担，也限制了其在某些领域的应用。尽管近年来在开发无重金属的量子点LED方面取得了进展，但它们的整体性能，尤其是蓝光发射的性能，仍落后于使用重金属镉的量子点LED。

第二章 ZnSeTe量子点的挑战

锌、硒、碲（ZnSeTe）合金量子点作为一种环保替代品，具有很大的应用潜力。然而，在合金合成过程中，硒（Se）和碲（Te）原子的反应性不平衡，导致Te原子在量子点中的分布不均匀。这种不均匀分布使得量子点发出的光谱较宽，并且在量子点的“堆叠”纳米结构中产生缺陷，从而影响QLED的运行和稳定性。此外，Te和Se吸引电子能力的差异使得相邻的Te原子形成“等电子中心”，这些缺陷通过电效应降低了QLED的颜色纯度。

第三章创新策略与突破

为了克服这些挑战，研究团队将硫与有机磷化合物三苯基磷酸酯（TPP-S）结合，引入到ZnSeTe量子点的前驱体中。这一策略带来了多方面的好处：

1. 平衡反应性：TPP-S平衡了阴离子前驱体的反应性，促进了Te和Se在量子点中的均匀分布。

2. 抑制等电子中心：硫原子通过重新分布电荷载流子，抑制了相邻Te原子形成的等电子中心，从而减少了颜色纯度的损失。

3. 提升结构稳定性：引入TPP-S消除了堆叠缺陷和氧相关缺陷，并增加了量子点中原子排列的方式（构型熵），进一步提升了量子点的结构稳定性和性能。

终章卓越性能与未来展望

通过这种创新策略制备的ZnSeTeS量子点展现出了卓越的性能：

1. 高外部量子效率：达到了24.7%，与商业化的镉基QLED相当。

2. 窄发射波长分布：在460纳米中心波长处的发射波长分布宽度仅为17纳米，确保了高颜色纯度。

3. 长寿命：在100坎德拉/平方米的亮度下，运行寿命长达29,600小时。

这些性能指标的提升，使得ZnSeTeS量子点在环保型蓝光QLED领域具有很大的竞争力，为下一代高分辨率显示器的发展提供了新的方向。尽管目前这种蓝光QLED在运行稳定性上仍略逊于有机LED等非ZnSeTe基商业产品，但研究团队已经认识到进一步增加构型熵、优化Te分布以及拓展策略以提升绿光和红光ZnSeTeS量子点性能的重要性，为加速ZnSeTeS基QLED的商业化应用奠定了基础。

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