土耳其科什大学研究人员：一种无镉高效量子点及其在LED中的应用

由于电子和空穴波函数的分离，II型纳米晶量子点（QD）的量子产率较低，这是一个普遍接受的观点。最近，报道了基于镉的II型量子点的高量子产率。因此，寻找无毒高效的II型量子点的探索仍在继续。

在此，来自土耳其科什大学的研究人员展示了环境友好的II型InP/ZnO/ZnS核/壳/壳量子点，其量子产率高达91%. 通过热分解在InP量子点上生长ZnO层，然后通过连续的离子层吸附在ZnS层上。为了在器件结构中保持量子点的量子效率，InP/ZnO/ZnS量子点以液态集成在蓝光发光二极管（led）上，其外部量子效率分别为9.4%。这项研究指出，无镉II型量子点可以达到高效率水平，这可以刺激用于生物成像、显示和照明的新型器件和纳米材料。相关论文以题目为“Cadmium-Free and Efficient Type-II InP/ZnO/ZnS Quantum Dots and Their Application for LEDs”发表在ACS Applied Materials Interface期刊上。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/aCSAmi.1c08118?ref=pdf

半导体纳米晶（NC）量子点（QD）在发光器件。太阳能电池等领域引起了广泛关注。由于量子限制效应，它们显示出可调谐发射颜色、高光化学稳定性和溶液可加工性等有利性质。特别是，高光致发光量子产率（PLQY），定义为发射的光子数与产生的激子总数之比，是一个关键数字。为了获得高PLQYs，I型量子点是研究最广泛的异质结构，它具有跨接排列，将电子和空穴定位在核心内。或者，II型量子点在不同材料中具有导带和价带极值，人们普遍认为II型量子点会导致低PLQY。

到目前为止，已经研究了由CdSe、CdS、CdTe和ZnTe（例如CdTe/CdSe和ZnTe/CdSe）组成的各种II型异质结。然而，它们的PLQY仍然很低，这是由于电子和空穴的空间分离导致非辐射复合速率的增加和PLQY的减少。最近，ZnSe/CdS/ZnS、CdSe/CdTe和Cd x Zn分别获得了61%、68%和88%的高PLQ值。然而，上述II型量子点含有剧毒的重金属镉。或者，也研究了一些无镉量子点（例如ZnTe/ZnSe），但其PLQY高达36%。因此，寻找高效无镉II型量子点的探索仍在继续，该量子点可广泛用于形成环境友好的发光器件和生物相容性发光标记。在这项工作中，作者展示了具有II型交错排列异质结的InP/ZnO/ZnS核/壳/壳量子点。通过热分解合成了ZnO壳层，并通过连续离子层吸附（SILAR）方法生长了多个ZnS壳层。优化了ZnO和ZnS壳层厚度，从而获得了90.8%的高效率PLQY。（文：爱新觉罗星）

图1。（a）InP/ZnO/ZnS核/壳/壳量子点的能带图。（b）InP核、（c）InP/ZnO核/壳和（d）InP/ZnO/ZnS核/壳/壳量子点的量子力学模拟。

图2。（a）InP核（黑色）、InP/ZnO核/壳QD（蓝色）和QD-4ZnScore/壳/壳NCS（红色）的PDDF。（b）可以描述InP核和InP/ZnO核/壳量子点的测量SAXS曲线的球体分布。（c）InP核，（d）InP/ZnO核/壳和（e）QD-4ZnS核/壳/壳NCs的尺寸分布直方图。（f）InP、InP/ZnO和InP/ZnO/ZnS核/壳/壳NCs的XRD。InP量子点的XPS分析，（g）在3d光谱和（h）P 2p光谱中。

图3。（a） 基于量子点的LED制造示意图。（b）LED开启时的照片。（c）不同TOD值下的PCE（%）和EQE（%）。（d）注入电流为10 mA时，不同光密度下QD LED的色坐标。（e）在5至150 mA的不同电流注入水平下，光密度为0.4的红色发光量子点LED的强度光谱。