NANO编辑优选:无机配体封端量子点发光二极管研究进展及展望

06 3月 2025 gabriels
本篇研究来自华中科技大学罗小兵和谢斌课题组。本综述系统梳理了近年来无机配体在量子点及量子点发光二极管中的研究进展,总结了无机配体在提升量子点光电性能方面的关键作用和最新成果。文章重点分析了不同类型无机配体(如金属硫化物、氧化物和卤化物)在量子点合成、功能化及稳定性调控中的作用机理,并探讨了它们在实际应用中的优缺点及未来发展方向。


文章介绍

Inorganic ligand capped quantum dot light-emitting diodes: status and perspective

Tianxu Zhang(张天旭), Xuan Yang, Bin Xie(谢斌) and Xiaobing Luo(罗小兵)

通讯作者:

  • 罗小兵,华中科技大学能源与动力工程学院
  • 谢斌,华中科技大学机械科学与工程学院

 

研究背景:

量子点(Quantum Dots, QDs)作为一种纳米晶体,因其独特的量子限制效应和表面效应,在发光二极管(LED)、光伏器件和生物成像等领域显示出巨大的应用潜力。然而,其表面有机配体的绝缘特性和较低的电荷传输效率限制了其在高性能器件中的应用,尤其是在量子点发光二极管(QLED)领域。与传统有机配体相比,无机配体因其更高的电子迁移率、更紧凑的结构以及更强的表面钝化能力,是提升QLED性能和实现商业化的重要方向。本研究旨在为量子点表面工程技术的开发提供理论支持,并为突破QLED性能瓶颈提供新的技术路径。

 

研究内容:

文章分析了溶液相无机配体交换过程,揭示了配体与量子点表面原子的相互作用机理。通过引入短链结构的无机配体,能够显著改善电子迁移率,减少表面缺陷引起的非辐射复合,从而提升量子点的光致发光量子效率及发光稳定性。此外还对当前研究中涉及的多种无机配体进行了分类,涵盖了金属和非金属硫化物、金属和非金属卤化物、含氧阴离子和金属阳离子几种主要类型,详细分析了它们在不同类型量子点中的应用及性能提升效果。

文章进一步总结了无机配体在QLED领域的最新进展,尤其是在提高设备效率和延长使用寿命方面的突破。无机配体的引入有效解决了传统有机配体在QLED应用中的局限性,如长链有机配体引起的电荷传输障碍以及器件工作过程中的稳定性问题。无机配体的使用不仅优化了载流子注入和复合过程,还增强了QLED在实际应用中的色彩一致性和亮度稳定性。

未来研究可集中于开发具有优异电子特性的新型无机配体,如金属氰化物和氟硼酸盐,以进一步优化量子点的电子传输性能和稳定性。此外,通过多配体协同策略进行表面钝化,有望显著提升器件效率和稳定性。针对蓝光QLED因离子迁移导致的效率瓶颈,可借助高化学稳定性的无机配体加以抑制,实现性能突破。同时,无机配体在高分辨率图案化技术开发中展现出显著潜力,对于实现精确控制量子点在QLED器件中的分布和结构具有重要意义。


作者介绍

罗小兵  教授

华中科技大学

  • 罗小兵,华中科技大学教授,博士生导师,国家杰出青年基金获得者, IEEE Fellow,ASME Fellow,国家万人计划科技创新领军人才, 国务院政府特殊津贴获得者,华中科技大学能源与 动力工程学院院长,中欧清洁与可再生能源学院中方院长。研究方向为:电子系统热管理设计及器件。个人先后获得2024湖北省科技进步一等奖,2024中国工程热物理协会技术发明一等奖,2016 IEEE CPMT Exceptional Technical Achievement Award(IEEE 封装协会杰出技术成就奖),2016年国家技术发明二等奖, 2015 年湖北省自然科学一等奖。培养毕业硕士生30人,博士生24人。第一作者或者通讯作者发表 SCI检索论文 195篇,第一发明人授权中国发明专利59项,美国专利5项,第一作者出版中英文专著各 1 部。曾分别担任IEEE封装会刊和ASME电子封装会刊Associate Editor,2019年和2018年2次担任美国ASME InterPACK 会议 Vice General Chair(美国硅谷)。研制的超薄微泵和悬浮微泵技术以1500万现金转让给华为等公司;研制成功隔-储-导一体化的高效热管理系统,并在中海油批量,在南海东海规模作业。
 

谢斌  讲师

华中科技大学

  • 谢斌,华中科技大学讲师。主要研究领域为柔性电子器件与集成、能源转换与利用、先进热管理技术等。在Advanced Functional Materials、Chemical Engineering Journal、Optics Express、Journal of Electronic Packaging等权威期刊发表论文12篇(1篇入选ESI高被引论文),第一/第二作者授权中国发明专利4项、实用新型专利2项,共同出版中文专著1部(排名3)。主持国家自然科学基金委青年基金项目、中国博士后科学基金委面上项目、企业委托研发项目等。

期刊介绍

Nanotechnology

  • 2023年影响因子:2.9  Citescore:7.1
  • Nanotechnology(NANO)创刊于1990年,是第一本纳米科研和技术领域的专业期刊。NANO发表纳米技术研究发展前沿的高水平研究论文及纳米研究进展的综述,主要集中在纳米能源、生物和医学、电子和光子、图案和纳米加工、传感和驱动、材料合成和材料性能等领域。