清華新聞網(wǎng)3月9日電 鈣鈦礦量子點(diǎn)憑借色純度高、色域?qū)?、電光轉(zhuǎn)換效率高等特性，在超高清顯示領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。近年來(lái)，鈣鈦礦量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）取得了顯著進(jìn)展，器件亮度突破105cd m?2，外量子效率超過(guò)25%。然而，因?yàn)殁}鈦礦量子點(diǎn)對(duì)空氣中的水、氧敏感，合成、制膜過(guò)程通常需要惰性氣體保護(hù)，增加了鈣鈦礦量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）的制備成本，阻礙了其實(shí)際應(yīng)用的發(fā)展。
近日，清華大學(xué)化學(xué)系馬冬昕團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種離子對(duì)釘扎策略，通過(guò)引入四烷基三氟甲磺酸銨對(duì)FAPbBr3量子點(diǎn)表面進(jìn)行釘扎修飾，實(shí)現(xiàn)了在空氣環(huán)境下制備高質(zhì)量的量子點(diǎn)薄膜及器件。研究表明，三氟甲磺酸根陰離子（OTf?）會(huì)與FA+形成氫鍵作用，能夠抑制FA+從晶格中的脫離，同時(shí)鈍化量子點(diǎn)表面欠配位的Pb2+。同時(shí)，四烷基銨陽(yáng)離子（NR4+）作為X型配體，有別于易去質(zhì)子化的普通RNH3+，與量子點(diǎn)表面形成強(qiáng)相互作用。因此，上述離子對(duì)釘扎作用能夠增強(qiáng)量子點(diǎn)從形核結(jié)晶到旋涂成膜過(guò)程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有效抵抗水氧侵蝕，從而提升量子點(diǎn)在空氣中的可加工性。
得益于上述策略，基于空氣條件下制備的量子點(diǎn)發(fā)光薄膜的量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）顯示出21.3%的外量子效率和30683 cd m?2的亮度，實(shí)現(xiàn)了同類(lèi)器件的最佳性能。其電致發(fā)光峰位于529nm，半峰全寬為21nm，對(duì)應(yīng)CIE坐標(biāo)為（0.19，0.76），符合Rec.2020顯示標(biāo)準(zhǔn)的要求。
本工作為實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的鈣鈦礦量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）提供了關(guān)鍵技術(shù)突破，拓展了鈣鈦礦量子點(diǎn)在光電領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。
圖1.離子對(duì)釘扎策略
圖2.空氣制備QLED性能
研究成果以“離子對(duì)釘扎策略實(shí)現(xiàn)空氣條件下制備符合Rec.2020標(biāo)準(zhǔn)的高效鈣鈦礦量子點(diǎn)發(fā)光二極管”（Ion-pair pinning on perovskite quantum dots for high-efficiency air-processed light-emitting diodes with Rec. 2020 compliance）為題，于3月6日發(fā)表于《光：科學(xué)與應(yīng)用》（Light: Science & Applications）。
清華大學(xué)化學(xué)系2024級(jí)博士生崔宇航為論文第一作者，清華大學(xué)化學(xué)系副教授馬冬昕、博士后陳嘉偉以及北京理工大學(xué)前沿交叉科學(xué)院教授徐健為論文通訊作者。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、清華大學(xué)“篤實(shí)計(jì)劃”等的支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41377-026-02247-z
供稿：化學(xué)系
圖片設(shè)計(jì)：李秦圩
編輯：李華山
審核：郭玲
