化学所成功制备基于量子点的发光二极管

  中国科学院2008年1月9日报道  在科技部973项目和国家自然科学基金委创新群体和重点项目的支持下，中科院化学所有机固体院重点实验室的科研人员与美国Ocean NanoTech公司以及美国宾州州立大学合作，在半导体量子点发光二极管（QD-LED）的研究方面取得重要进展，研究成果发表在一期Nature Photonics上（Nature Photonics, 2007, 1: 717-722）。

    化学所有机固体室的研究人员使用美国Ocean NanoTech公司制备的高质量的具有核壳结构的CdSe/ZnS和CdSe/CdS/ZnS纳晶量子点，同时使用聚三苯胺（poly-TPD）为空穴传输层、八羟基喹啉铝（Alq3）为电子传输层，通过调节量子点尺寸以及通过器件结构和各层厚度的优化，制备了可发红、橙、黄、绿四种颜色光的QD-LED器件（图2），其zui大亮度分别达到9064 （红光）、3200（橙光）、4470（黄光）和3700（绿光）cd/m2，分别为各色光QD-LED文献报道的zui高值。同时，这些QD-LEDs还具有较低的启亮电压（3-4V）、改进的效率（1.1-2.8 cd/A）、高的色纯度（电致发光谱半峰宽30nm左右）和较长的工作寿命。

    QD-LED具有与聚合物发光二极管（PLED）类似的器件结构（图1）和可溶液加工的特点，其发光层由半导体量子点（QDs）胶体溶液旋涂制成，因而具有与PLED同样的制备过程简单、成本低、可制成柔性器件等优点。同时，QD-LED与PLED相比，还具有发光色纯度高（发光半峰宽窄）、发光颜色可通过控制量子点尺寸大小进行调节等突出优点。除此之外，QD-LED还是半导体纳晶的一个重要应用领域。因此，对QD-LED的研究引起了薄膜电致发光器件和半导体纳晶研究工作者的极大关注。

QD-LED器件结构：（a） 半导体量子点的的结构及其胶体溶液的荧光照片；（b） 红光QD-LED各组分的能级结构；（c） PEDOT、poly-TPD和Alq3的分子结构    QD-LED的I-V和L-V曲线（左图，插图为器件结构）和电致发光光谱（右图，插图为器件的照片）。