半導體照明網獲悉：近日，南方科技大學孫小衛課題組通過低溫成核、高溫包覆的方法成功制備了基于溴離子鈍化的高效藍光InP量子點材料，同時通過配體工程，將長鏈的十二硫醇配體交換為短鏈辛硫醇配體，進一步提升了藍光InP QLED器件性能。

鎘基量子點由于存在生物毒性和環境污染的問題在電子產品的應用中受到了嚴格限制，InP量子點作為最有前途的替代產品，逐漸受到了學術界和產業界的廣泛研究。目前，紅光和綠光InP量子點材料光致發光量子產率 (PLQY) 都已接近100%，然而，藍色InP量子點的最高QY僅為 82%，因此，高效藍色InP量子點的合成具有重要意義。

 

藍色InP量子點較低的PLQY主要是由于其較大的比表面積，導致其較易被氧化。同時，InP較小的有效電子質量（0.077me*）使其核心電子更易躍遷至ZnS殼層，使其被表面缺陷所捕獲。基于產業化和環保的理念，我們使用毒性低、穩定性好，廉價的三（二甲胺）膦作為前驅體，為了減少成核過程中InP核心的氧化，我們在成核前后分別對量子點進行脫氣處理，相比僅有成核前的脫氣工藝，InP/ZnS量子點的PLQY提高了10%。另一方面，為了彌補由于核殼間較大的晶格失配（7.7%）導致無法包覆較厚的ZnS殼層限制核心電子躍遷的問題，我們選擇使用有機配體和鹵素進行協同鈍化的方案，鈍化殼層表面的缺陷。

 

 

圖1.藍光InP/ZnS/ZnS量子點合成示意圖

 

據課題組介紹，溴離子相對于碘離子具有更小的離子半徑和更強的電負性，表現出優異的陽離子鈍化效果，但在量子點合成過程中，由于溴離子的引入導致的量子點快速生長而普遍應用在綠光InP量子點的合成中。為此，孫小衛課題組團隊提出了低溫引入溴離子的方法進行核心的生長和鈍化，并在高溫下包覆ZnS殼層，成功制備出PLQY為93%的藍光InP量子點。相較于碘離子鈍化后54%的PLQY有了顯著的提升，也是迄今為止藍色InP 量子點的最高報道值。

 

 

圖2.（a）器件能級圖，（b）歸一化PL 和 EL 光譜，（c）配體交換前后電流密度-電壓-亮度曲線，（d）EQE-電流密度曲線

 

后期通過引入了短鏈辛硫醇配體來替代長鏈十二硫醇配體，進一步提升電子和空穴的注入效率，研究團隊也成功制備了外量子效率為2.6%的藍光InP QLED。

 

上述研究工作得到了科技部國家重點研發計劃項目（2016YFB0401702）;國家自然科學基金項目(No. 61674074, No. 61875082, No. 61405089, No. 62005115);廣東省重點區域研發計劃項目(No. 2019B010925001, No. 2019B010924001) ;深圳孔雀團隊項目（No. KQTD2016030111203005）的支持。