近日，南方科技大學(xué)電子與電氣工程系、納米科學(xué)與應(yīng)用研究院孫小衛(wèi)教授、Lars Samuelson 教授團(tuán)隊(duì)在量子點(diǎn)發(fā)光材料領(lǐng)域取得重要突破。團(tuán)隊(duì)通過(guò)創(chuàng)新性設(shè)計(jì)應(yīng)變工程梯度殼層結(jié)構(gòu)，成功制備出高亮度、窄發(fā)射、高穩(wěn)定性的磷化銦（InP）量子點(diǎn)，為下一代環(huán)保型顯示技術(shù)提供了關(guān)鍵材料解決方案。該研究成果以“InP Quantum Dots with a Strain-Engineered Gradient Shell for Enhanced Optical Performance and Stability”為題，發(fā)表在納米材料領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊 Nano Letters 上。

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量子點(diǎn)作為一種具有優(yōu)異發(fā)光性能的納米材料，已被廣泛應(yīng)用于高清顯示、照明和生物成像等領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)的鎘基量子點(diǎn)因其毒性受到日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)限制，而目前主流的無(wú)鎘InP量子點(diǎn)仍面臨發(fā)射譜寬、穩(wěn)定性差等技術(shù)瓶頸，嚴(yán)重制約了其商業(yè)化應(yīng)用。

研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了梯度合金殼層結(jié)構(gòu)（InP/ZnSe/ZnSeₓS1-ₓ/ZnS），通過(guò)精確控制殼層組成梯度，有效緩解了晶格失配帶來(lái)的界面應(yīng)變，顯著降低了缺陷密度，并實(shí)現(xiàn)了厚ZnS殼層的均勻包覆。

該設(shè)計(jì)使量子點(diǎn)的光致發(fā)光量子產(chǎn)率達(dá)到80%以上，發(fā)射半高寬窄至45 nm，并在高溫高濕藍(lán)光照射加速老化實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，214小時(shí)后仍能保持78%的初始發(fā)光強(qiáng)度，穩(wěn)定性相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)提升近一倍。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)拉曼光譜、幾何相位分析（GPA）、時(shí)間分辨熒光（TRPL）和X射線光電子能譜（XPS）等多種表征手段，系統(tǒng)揭示了應(yīng)變分布對(duì)量子點(diǎn)生長(zhǎng)和缺陷形成的影響機(jī)制，為高性能量子點(diǎn)的設(shè)計(jì)提供了重要理論指導(dǎo)。這一研究成果不僅推動(dòng)了量子點(diǎn)材料的基礎(chǔ)研究進(jìn)展，也為開發(fā)高性能、環(huán)保型量子點(diǎn)顯示器件奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。

南方科技大學(xué)為論文第一單位。南科大電子與電氣工程系博士生段西健為論文第一作者，孫小衛(wèi)、Lars Samuelson、南方科技大學(xué)校長(zhǎng)卓越博士后金磊為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)項(xiàng)目的支持。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5c03042