上海大學取得環(huán)保型藍光量子點發(fā)光二極管（QLED）的突破性研究成果

    3月5日，上海大學機電工程與自動化學院新型顯示技術(shù)及應用集成教育部重點實驗室楊緒勇教授、張建華教授團隊聯(lián)合吉林大學張佳旗教授團隊以“Homogeneous ZnSeTeS Quantum Dots for Efficient and Stable Pure Blue LEDs”為題，在國際頂級學術(shù)期刊《Nature》上發(fā)表關(guān)于環(huán)保型藍光量子點發(fā)光二極管（QLED）的突破性研究文章。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08645-4

    楊緒勇教授自2015年在上海大學組建納米光電材料與器件團隊以來，經(jīng)過近10年的持續(xù)拼搏，團隊不斷攻克領(lǐng)域內(nèi)科學技術(shù)難題，該項成果也是楊緒勇教授團隊繼2023和2024年在《Nature》上作為通訊作者發(fā)表雜化半導體LED領(lǐng)域研究論文以來（Nature 2023，622， 493-498； Nature 2024，631，73-79），在該領(lǐng)域取得的又一重大研究進展。

    上海大學機電工程與自動化學院依托機械工程國家一流學科，長期以來面向世界科技前沿開展研究。此次研究成果是由上海大學與吉林大學，TCL集團工業(yè)研究院等單位聯(lián)合攻關(guān)、合作完成。

    其中，上海大學為第一完成單位，上海大學楊緒勇教授，張建華教授和吉林大學張佳旗教授為論文通訊作者，楊緒勇教授指導的機自學院博士后吳倩倩（上海大學碩士及博士畢業(yè)）和曹璠（上海大學碩士畢業(yè)）為論文共同第一作者，上海大學余文可、王勝博士，TCL集團工業(yè)研究院侯文軍博士、蘆子哲博士、曹蔚然博士，吉林大學張曉宇教授，復旦大學楊迎國教授，澳大利亞科廷大學夾國華教授為論文合作署名作者。研究成果得到了國家自然基金委、上海市科委和上海市教委等研究機構(gòu)的項目資助。

    量子點顯示以其更為優(yōu)秀的色彩表現(xiàn)力，已成為引領(lǐng)新型顯示產(chǎn)業(yè)迭代升級的關(guān)鍵驅(qū)動力之一。近期，科學家們對譽為終極量子點顯示技術(shù)的電致發(fā)光量子點發(fā)光二極管的研究與探索持續(xù)發(fā)力，取得了令人矚目的突破性進展。

    目前，紅、綠光QLED性能已能夠與商業(yè)有機LED （OLED）相媲美。而相比之下，由于更高的工作電壓及需要克服更大的空穴注入勢壘等原因，導致藍光QLED器件性能進展落后，尤其是環(huán)境友好型的無重金屬器件的發(fā)展更為遲緩，嚴重阻礙了QLED顯示技術(shù)的商業(yè)化進程。

    ZnSeTe量子點被視為環(huán)保型藍光量子點的理想之選，但其存在活潑金屬Te（Ten≥2）易聚集的現(xiàn)象，由此產(chǎn)生的等電子中心引起了較低能量的尾部缺陷發(fā)射，嚴重降低了其發(fā)光效率、色純度及穩(wěn)定性。該研究揭示：Te前驅(qū)體（如TOP-Te）相比于Se－類似物的高反應活性導致了合金量子點中富Te和貧Te區(qū)域的不均勻分布，從而產(chǎn)生帶隙差異引起的光譜變寬。

    量子點富Te區(qū)域的堆垛層錯也降低了輻射復合和量子點晶格穩(wěn)定。尤其，ZnSeTe量子點中相鄰的Te原子會形成等電子中心，產(chǎn)生短程勢作用力以捕獲空穴，并進一步誘導形成價帶頂上方的深空穴局域態(tài)吸引電子形成激子，產(chǎn)生了較低能量的尾部發(fā)射，致使量子點的色彩表現(xiàn)和穩(wěn)定性變差。

    為解決這些關(guān)鍵難題，研究團隊提出了一種通過等電子調(diào)控抑制含Te量子點組分不均勻的策略，通過引入具有適當反應活性的亞磷酸三苯酯（TPP-S），一方面能夠使TPP平衡陰離子的反應活性，另一方面吸電子能力更強的S能夠干擾Te周圍的空穴局域化并避免Ten≥2等電子中心形成，成功制備出均質(zhì)化的四元合金藍光ZnSeTeS量子點。

    相比傳統(tǒng)ZnSeTe量子點，ZnSeTeS量子點在色純度、激子輻射復合和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等方面實現(xiàn)大幅提升。基于該四元量子點構(gòu)建的藍光QLED器件顯示出24.7%的外量子效率，17 nm的發(fā)光半峰寬以及接近3萬小時的T50壽命，突破了無重金屬的純藍光QLED發(fā)光效率和穩(wěn)定性的新紀錄。這一重要研究進展將推進QLED顯示技術(shù)的環(huán)�；�進程。

    楊緒勇教授受邀為《Nature》雜志撰寫了題為“It s time to shine for LEDs made using ecofriendly quantum dots” 的Research Briefing文章（Nature, https://doi.org/10.1038/d41586-025-00640-z），該Research Briefing和Nature研究工作同天上線。被譽為“量子點藝術(shù)家”的韓國成均館大學Eunjoo Jang教授（原韓國三星先進技術(shù)研究院研究員）對該Nature工作點評：“所研發(fā)的QLED性能是非常引人注目的，其高的效率和長的壽命已超過了先前報道的器件性能�！保ㄔ�文：The performance of the developed QLEDs is notable, with a high efficiency and a long lifetime that surpasses those of previously reported devices.）《Nature》應用物理科學主編Karl Ziemelis也給予該工作高度評價：“文章的魅力在于作者們研發(fā)了一種抑制組分不均勻的策略制備了非鎘量子點，實現(xiàn)了與最好Cd基藍光LED媲美的高效率、長壽命和光譜純正的器件�！保ㄔ�文：The appeal of this paper is that the authors have developed a strategy for preparing Cd-free quantum dots that suppresses compositional heterogeneities, enabling devices with efficiencies, lifetimes and spectral purities that rival the best Cd-based blue LEDs.）