中科大制备出发光具有方向性的量子点，提升QLED发光效率

来源: 澎湃新闻

近日，中科大在量子点发光材料领域取得重要进展，成功制备出发光具有方向性的量子点，有望大幅提升量子点发光二极管(QLED)器件的发光效率。
据悉，量子点发光二极管(QLED)由于其优异的光电特性，如高色纯度、高发光效率和优异的稳定性等，在照明显示领域具有广阔的应用前景。
而外量子效率(EQE)作为QLED器件性能的重要评价指标，一直是国内外相关研究的重点。随着研究推进，器件的内量子效率已趋于极限（100%）。此时要进一步提升EQE，则需要提升外耦合效率（即器件的出光效率）。但在提升出光效率时，采用外加光栅或散射结构的方式会增加额外成本，并带来角度色差等问题。因此，使用发光具有方向性的材料，不增加额外结构，被认为是更可行的解决方案。


图片来自《科学进展》(Science Advances)

此次，中国科学技术大学中科院微观磁共振重点实验室杜江峰院士、樊逢佳教授等人与多伦多大学教授合作，在量子点合成过程中引入晶格应力，调控量子点的能级结构，获得了具有高度发光方向性的量子点材料，有望大幅提升QLED器件的发光效率。相关研究成果近期发表在《科学进展》(Science Advances)。
在研究过程中，考虑到QLED中使用的量子点材料本不具有天然的发光偏振，中科大团队经过理论计算和实验设计，在核-壳量子点的制备过程中引入不对称应力，成功调制了量子点的能级结构，使量子点的最低激发态变为由重空穴主导的面内偏振能级。随后，团队使用背焦面成像等方法确认了此量子点材料的发光偏振，88%的面内偏振占比使该材料具有很强的发光方向性。


背焦面成像(BFP)技术确认了量子点薄膜中88%的面内偶极占比，图片来自中科大

自此，中科大团队成功制备出可应用于QLED器件、具有高度发光方向性的量子点，将QLED的效率极限从30%提升到39%，为制造超高效率的QLED器件提供了一条新的解决思路。
中科院微观磁共振重点实验室博士研究生宋杨、刘瑞祥为该论文共同第一作者，杜江峰院士、樊逢佳教授和Oleksandr Voznyy教授为共同通讯作者。