能隙调控下银掺杂量子点发光机理的研究
前言：杂质掺杂是一种有前途的策略，可以使胶体纳米晶体展现出新的光学、催化和电子特性。然而，贵金属掺杂纳米晶体（NMD-NCs）的一些重要性质仍然未知。本文介绍了NMD-NCs的电致发光（EL）原理。
通过将银杂质掺入硒化镉胶体量子阱（CQWs）中，实现了双发射发射器，并报道了亮度为1,339 cd m−2的发光二极管（LED）。
能隙工程方案可以管理激子复合，从而实现可调的EL发射（例如，掺杂物发射从606 nm调至761 nm）。
由于其尺寸、形状和组成依赖的发射、光稳定性和高荧光量子产率（PLQY），胶体纳米晶体（NCs）在光电应用中具有巨大的潜力，包括太阳能电池、激光器、生物标记和发光二极管（LEDs）。
为了追求具有新光学、催化和电子性质的NCs，提出了杂质掺杂策略（例如锰[Mn]、铜[Cu]、钴[Co]和铕[Eu]掺杂）。
杂质掺杂是一种有意将杂质原子或元素离子（例如过渡金属、碱金属、稀土和镧系杂质）并入半导体晶格中，赋予更多电荷（即p型掺杂的空穴，n型掺杂的电子）。
除了零维（0D）QDs外，二维胶体量子阱（CQWs）也被视为一种新的光电NCs族。由于CQWs只在垂直方向上具有强量子约束，已经实现了许多独特的厚度依赖的光学特性，包括极窄的光谱、抑制的不均匀发射展宽、巨大的振子强度和大的线性/非线性吸收截面。
Cu掺杂的CQWs在各种光电应用中具有巨大的潜力。基于这些事实，通过掺杂的CQWs可以理解贵金属杂质在NCs中的电致发光效应。
未掺杂的量子阱薄膜具有最高的光致发光量子效率（PLQY），为43%。而掺杂的量子阱薄膜的PLQY从72%到85%不等，其中包括激子发射和掺杂物发射的不同贡献。
随着掺杂前体量的增加，实际的银掺杂浓度也会增加。但是，在一定的掺杂量之后，进一步增加掺杂前体会降低主体量子阱薄膜中实际掺杂值。
在添加120微升前体之前，掺杂发射及其相关的PLQY贡献在增加，而激子发射的贡献和PLQY则不断降低。进一步增加掺杂前体量，直至160微升，PLQY从79%增加至85%。然而，导致这种高PLQY的最大贡献来自激子发射（高达约95%）。
例如，在显示高绿色激子发射的样品中，银掺杂离子可能被吸附在表面位点上，从而降低非辐射衰减发射，而在显示高掺杂发射贡献的样品中，掺杂离子可能被掺杂到取代位点上，从而导致有效的Stokes位移发射。
由于存在多种Ag状态，如果能够进行能隙工程（例如引入适当的HOMO的HTLs），来自HTL的空穴主要可以定位在故意的状态上。
考虑到Ag+发射源自于激子从Ag状态处的空穴和CdSe导带的电子重新组合的现象，Ag+发射可以被调节。
如果激子从位于Ag中等或更高的状态的空穴与CdSe导带的电子重新组合，则Ag+发射将会发生红移，因为CdSe导带和中等/高Ag状态之间的能隙比CdSe导带和低Ag状态之间的能隙减小。
通过对能隙工程的研究，成功实现了激子和杂质引起的发光的调控。不同的HOMO能级与Ag掺杂态相近的HOMO层材料可有效地调节杂质的发光波长从橙红色的606 nm到近红外的761 nm。
为了全面了解能隙工程对Ag掺杂CQW的电致发光的影响，使用了几个具有适当HOMO的HTL。为了进一步确认Ag掺杂CQW-LED的工作机制，N，N'-二咔唑基-3,5-苯并（mCP）被用作HTL来开发CQW-LED。
器件D4的Ag+发射峰应与器件D2的Ag+发射峰相同，因为器件D4中的Ag+发射也主要归因于来自CdSe导带的电子与低Ag状态处的空穴的激子再组合。
结论：综合研究了贵金属掺杂的纳米晶体发光器件，以Ag掺杂CdSe CQWs为例，得到了多方面的电致发光效应研究结果。在0.8% Ag掺杂浓度下，LED器件的最大亮度可达1339 cd m-2，超过了以往基于杂质发光以及仅以核心为基础的CQW-LEDs。
成功地制备了基于CQWs的有机-无机混合白光LED，其CRI高达82，并实现了柔性CQW-LED。这些发现不仅是揭示了NMD-NCs的电致发光性质的第一步，可以拓展到其他贵金属杂质。
也为NMD-NCs作为一种新型电子材料在其他电致发光应用（例如交流薄膜EL器件、发光场效应晶体管）方面铺平了道路。
