近期，我校特种功能材料教育部重点实验室与中国科⊙学技术大学、深圳大学、郑州大学等院校实验与理论合作，在量子点发光二极管（QLED）领域取得突破性研〗究进展，相关成果以“兼具高亮度高效率的可见光区量子点发光二极管”（Visible quantum dot light-emitting diodes with simultaneous high brightness and efficiency）为题，于2019年2月21日以长文形式在◥《自然?光子学》（Nature Photonics, 2019, 13, 192–197)上在线发表。实验室申怀彬教授为论文第一作者，第二作者为侧重理论的中科大本科生研究助理高强；实验室杜祖亮◣教授、李林松教授和中科大张振宇教授为共同通讯作者。

众所周知，随着上世纪九十年代氮【化镓基高亮度蓝光LED的突破（三位日本科≡学家因此获得了2014年诺贝尔物理奖），开启了LED照明和显示的新时代。基于半导体量子点的QLED，由于具有更好的单色性、色彩饱和度和较低的⌒　制备成本等优点，在显示和照明领域展现出广阔的应用前景。其中发光亮度、外量子效率和寿命是QLED走向应用的关键指№标。经过近几▼年的快速发展，其各项指标都得到了大幅度提升；但在以往的工作中，总是高亮度时效率太低、高效率下亮度太ξ低。如何在高亮度的同时保持高效率、且具有长寿命和高稳定性，是QLED领域亟需解♀决的难题，也是制约其在高亮高效显示和照明领域应用的关键技术瓶】颈。

(图1. CdSe/ZnSe 核壳结构量子点球差电镜图，取自中科大林岳博士)

在该项工作中，研究团队通过设计『构筑以硒为阴离子贯穿元素的核壳层状量子点（CdSe/ZnSe，见图1），优化了发光层能级与传输层能级的匹配，提高了∮载流子的注入效率和平衡，从而实现了器件整体性能的大幅度提升。尤为突出的是，团队在可见光区标志性的红绿蓝三元色QLED器件上，获得的最高亮度和外量子效率分别达到356,000 cd/m2、614,000 cd/m2、62,600 cd/m2和21.6%、22.9%、8.05%，其中红◤绿两色的亮度和效率以及蓝色的亮度都是目前国际上的最高记录(见图2)。该工作突破了以往QLED在高亮度下低效率、高效率下低亮度的关键█难题，首次实◣现了兼具高亮度高效率的红绿蓝QLED器件。在器件稳定性方面，红色和绿色QLED器件的寿命达到160万小时以ㄨ上，蓝色的寿命达到7000小时以上，其中绿色和蓝色器件的寿命也是目前的世界最长纪录。研究结果原〒理上展示了QLED在显示与照明两大领域应用〇的可能性。

(图2. 红绿蓝三色QLED器＠ 件性能图与已有工作比较)

这些突破性的进展，得益于团队实验●与理论研究的互动性合作。在该项研究中，通过理论计算和模拟所建立的器件模型以及所提出的“有效亮度”的概念，不〓仅为材料体系的选择以及器件工作机制＠的理解提供了新的物理基础，也为未来QLED领域在量子点材料体系的设计和器件的进一步优化等方面↘提供了新思路。

本工作得到了国家自然科学基金委、科技部、河♀南省科技厅、河南省发改委和河南大学支持。Nature Photonics是Nature旗下聚焦在光学领域的顶级期刊，最新影响因◥子为32.521。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41566-019-0364-z

（河南大学 特种功能材料教育部重点实验室/高效显示与照明技术国家『地方联合工程中心）