近日，中科大在量子點發光材料領域取得重要進展，成功制備出發光具有方向性的量子點，有望大幅提升量子點發光二極管(QLED)器件的發光效率。
據悉，量子點發光二極管(QLED)由于其優異的光電特性，如高色純度、高發光效率和優異的穩定性等，在照明顯示領域具有廣闊的應用前景。
而外量子效率(EQE)作為QLED器件性能的重要評價名額，一直是國内外相關研究的重點。随着研究推進，器件的内量子效率已趨于極限（100%）。此時要進一步提升EQE，則需要提升外耦合效率（即器件的出光效率）。但在提升出光效率時，采用外加光栅或散射結構的方式會增加額外成本，并帶來角度色差等問題。是以，使用發光具有方向性的材料，不增加額外結構，被認為是更可行的解決方案。
圖檔來自《科學進展》(Science Advances)
此次，中國科學技術大學中科院微觀磁共振重點實驗室杜江峰院士、樊逢佳教授等人與多倫多大學教授合作，在量子點合成過程中引入晶格應力，調控量子點的能級結構，獲得了具有高度發光方向性的量子點材料，有望大幅提升QLED器件的發光效率。相關研究成果近期發表在《科學進展》(Science Advances)。
在研究過程中，考慮到QLED中使用的量子點材料本不具有天然的發光偏振，中科大團隊經過理論計算和實驗設計，在核-殼量子點的制備過程中引入不對稱應力，成功調制了量子點的能級結構，使量子點的最低激發态變為由重空穴主導的面内偏振能級。随後，團隊使用背焦面成像等方法确認了此量子點材料的發光偏振，88%的面内偏振占比使該材料具有很強的發光方向性。
背焦面成像(BFP)技術确認了量子點薄膜中88%的面内偶極占比，圖檔來自中科大
自此，中科大團隊成功制備出可應用于QLED器件、具有高度發光方向性的量子點，将QLED的效率極限從30%提升到39%，為制造超高效率的QLED器件提供了一條新的解決思路。
中科院微觀磁共振重點實驗室博士研究所學生宋楊、劉瑞祥為該論文共同第一作者，杜江峰院士、樊逢佳教授和Oleksandr Voznyy教授為共同通訊作者。