上海科技大学宁志军教授等《国家科学评论》:胶体量子点发光二极管中的表面工程和器件设计

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2017-07-07 16:16

正文

在显示领域，胶体量子点具有色彩纯、色域覆盖范围宽等特质，再加上其溶液可处理以及柔性兼容的特点，量子点在显示领域展现出巨大的商业化前景。通过与液晶技术的兼容，基于量子点光致发光技术的显示设备已经实现了规模化的商业应用。和有机发光二极管（OLED）类似，量子点发光二极管（QLED）可以有效避免背光源技术光散射严重等缺点，进一步提高色彩的品质，QLED被广泛认为是下一代显示技术的有力竞争者。

近年来，随着量子点表面工程以及器件设计的不断发展，QLED的性能获得了长足的进步，商业化前景逐渐显现。《国家科学评论》（National Science Review, NSR）最近发表了由 上海科技大学宁志军教授 等人撰写的“Colloidal quantum-dots surface and device structure engineering forhigh-performance light-emitting diodes"综述文章（https://doi.org/10.1093/nsr/nww097），介绍了近年来胶体量子点LED器件在量子点表面改性及器件结构设计等方面的进展。

该文首先讨论了影响QLED器件性能的量子点表面缺陷和载流子注入问题。针对这些问题，文章总结了胶体量子点表面工程和器件结构设计方面的四条策略：（1）引入核壳结构，并通过调节壳层的组成和厚度来减少表面缺陷及抑制俄歇非辐射复合过程；（2）引入与量子点表面结合力强的新配体来改善量子点的电学性能及减少配体损失；（3）综合考虑传输层能级匹配和传输性能的影响，加入阻挡层可以有效调节载流子注入平衡；（4）胶体量子点体异质结器件结构（量子点嵌入钙钛矿或有机分子等基质中）的开发。

本文指出，在保持量子点较高发光效率的同时保证有效的电子和空穴平衡注入是提高QLED性能的关键。考虑到量子点表面组成对载流子注入的重要影响，量子点表面改性和器件优化需要协同进行。此外，本文还展望了QLED发展中存在的问题和挑战，包括器件工作状态下的稳定性、器件效率的提升、毒性和大规模器件制备等方面，并讨论了可能的解决方案。