隨著信息時代的發(fā)展，顯示屏作為人機交互的基本載體發(fā)揮日益重要的作用。作為顯示器三原色關(guān)鍵材料之一，高色飽和度的鈣鈦礦量子點純紅光發(fā)光二極管(Pe QLEDs)成為滿足Rec.2020標準最有潛力的候選者。然而高性能的純紅光Pe QLEDs仍面臨量子點發(fā)光材料制備困難、發(fā)射顏色不純、器件效率低等挑戰(zhàn)。

    葉志鎮(zhèn)院士團隊在CsPbI3量子點表面引入氯原子構(gòu)建了核殼結(jié)構(gòu)，通過激子限域解決CsPbI3純紅光高效發(fā)光難題，成功制備了高色純度的高效Pe QLEDs 器件，符合Rec.2020標準，外量子效率超過26%，是目前純紅光鈣鈦礦發(fā)光二極管器件的紀錄效率。該研究成果以“Nucleophilic Reaction-Enabled Chloride Modification on CsPbI3 Quantum Dots for Pure Red Light-Emitting Diodes with Efficiency Exceeding 26%”為題在材料化學領(lǐng)域頂級期刊《德國應用化學》（Angewandte Chemie）上發(fā)表。

    金屬鹵化物鈣鈦礦量子點具備加工成本低、發(fā)光效率高、光譜可調(diào)、色純度高等優(yōu)勢，是當前發(fā)光顯示領(lǐng)域的明星材料和研究熱點。國際電聯(lián)針對最 新一代超高清顯示提出了Rec.2020色域標準，其中規(guī)定純紅色的理想發(fā)光波長位于620-650 nm。滿足該要求的混合鹵素CsPb(Br/I)3鈣鈦礦材料由于相分離面臨嚴重的光譜穩(wěn)定性問題，而純相的CsPbI3量子點發(fā)光峰位通常大于670 nm，尺寸縮減至~5 nm才能利用量子尺寸效應實現(xiàn)CsPbI3純紅光發(fā)射，然而比表面積的劇增使得量子點需要大量的長鏈、大位阻的有機配體來穩(wěn)定其表面，這通常會導致量子點電荷傳輸性能的大幅降低，從而得到低效的Pe QLED。

    受傳統(tǒng)Ⅱ-Ⅵ族量子點啟發(fā)，除了尺寸效應外，還可以通過在量子點表面設(shè)計與構(gòu)建核殼結(jié)構(gòu)從而實現(xiàn)載流子限域，進一步調(diào)控量子點的發(fā)光波長。但是不同于穩(wěn)定的原子晶體量子點，鈣鈦礦離子晶體的本質(zhì)導致其表面對環(huán)境十分敏感，容易在加熱以及添加外源前驅(qū)體時對其表面造成破壞甚至引起相變，形成能的差異給尋找適合鈣鈦礦量子點的表面材料進一步增添難度。因此需要找到一種適配于鈣鈦礦量子點結(jié)構(gòu)乃至合成過程的方式來實現(xiàn)載流子限域結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。

    該工作利用鈣鈦礦量子點表面特性，通過酰氯與有機配體之間的親核反應，制備了具有載流子限域結(jié)構(gòu)的CsPbI3/PbClx量子點，大幅提升了CsPbI3量子點的光電性能，實現(xiàn)了當前純紅光Pe QLEDs的紀錄效率。該工作為在鈣鈦礦量子點上構(gòu)建核殼結(jié)構(gòu)進而制備高性能發(fā)光二極管器件提供了新的思路。