近日，纳晶科技董事长彭笑刚教授与浙江大学金一政研究员发现了量子点的电化学惰性配体是沟通QDs光学性能与电学性能的桥梁，并在此基础上成功制备出高效率、高寿命（红光 T95 > 3800h; 蓝光T50 > 10,000h）的QLED器件。相关成果以《Electrochemically-stable
ligands bridge the photoluminescence-electroluminescence gap of quantum dots》为题发表在国际著名学术期刊《Nature Communications》上，该研究为光电器件中使用的量子点提供了关键指导。
研究背景
一直以来，蓝光器件寿命较短问题制约着量子点技术的进一步发展
胶体量子点（QDs）因其具有高效、稳定和高发光色纯度等一系列优异的性质而被广泛应用于发光二极管中。然而，如何设计并制备出高性能的量子点发光二极管器件（QLED）依旧存在着不小的挑战性。这通常归因于QLED器件中电荷的不平衡注入和界面激子淬灭。尽管科研工作者围绕这两点做了大量的工作，但蓝光器件的寿命（亮度衰减50%所需要的时间）依旧较短——100尼特亮度下基本在100-1000小时，制约着量子点电致发光技术的进一步发展应用。
研究进展
彭笑刚&金一政：电化学惰性配体有效提升QLED性能，红光及蓝光QLED工作寿命创纪录
浙江大学的彭笑刚和金一政团队跳出固有思维，从器件工作中量子点的电化学稳定性入手，发现了量子点的电化学惰性配体是沟通QDs光学性能与电学性能的桥梁，并在此基础上成功制备出高效率、高寿命（红光 T95 > 3800h; 蓝光T50 > 10,000h）的QLED器件。这也为科研工作者针对如何设计并制备出高性能的QLED器件提供了新的指导方向。
研究表明，相同结构不同配体的量子点（CdSe/CdS-Cd(RCOO)2 QDs与CdSe/CdS-RNH2 QDs），其光学性能几乎一致（90%的荧光发光效率和34ns的荧光寿命）。然而，当两者应用于相同结构的量子点器件中，其电学性能表现出极大的差异（外量子效率EQE相差近乎100倍—20%与0.2%）。由此可以得出，量子点表面配体的选择对QLED器件的性能至关重要。
进一步研究发现，造成羧酸镉配体与胺配体QDs的电学性能差异是由器件工作中电子的注入造成的。电子电荷在经过表面配体到达量子点的过程中，表面配体中的Cd2+离子被还原成Cd0，造成QDs荧光发光性能大幅下降，从而导致了QLED器件性能的严重受损。因此，电化学稳定的表面配体能帮助QDs实现从光学稳定性到电学稳定性的跨越，有效提升QLED器件的性能。
Pu, C., Dai, X., Shu, Y. et al.
Electrochemically-stable ligands bridge the
photoluminescence-electroluminescence gap of quantum dots. Nat. Commun. 11, 937
(2020).
DOI: 10.1038/s41467-020-14756-5.
https://doi.org/10.1038/s41467-020-14756-5
结语
该项研究成果不仅仅为研究工作者们提供了新的QLED器件性能优化方向，其蓝光寿命的突破较大程度上弥补了量子点产业化应用（显示、照明等各个领域）所存在的短板，将为量子点的商业化发展提供强有力的支持。