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中國科學技術大學物理學院樊逢佳教授與河南大學申懷彬教授攜手合作，利用EETA技術深入研究了綠色磷化銦基量子點發(fā)光二極管的關鍵科學問題，成功實現(xiàn)了綠色磷化銦基量子點LED的峰值外量子效率（EQE）達到26.68%，亮度突破270,000 cd/m2，并在初始亮度1,000 cd/m2下，T95（亮度衰減到起始值的95%）壽命長達1,241小時，刷新了世界紀錄。北京時間11月20日24時，相關研究成果以“Efficient green InP-based QD-LED by controlling electron injection and leakage”為題，發(fā)表在《自然》期刊上，標志著無毒量子點LED技術取得重要進展。

圖1 電激發(fā)瞬態(tài)吸收原理及磷化銦基量子點LED的關鍵科學問題

LED顯示照明是我國的支柱半導體產業(yè)。加快新興顯示照明LED（如量子點LED）研究，對于加強并保持我國的產業(yè)競爭優(yōu)勢，有著重要的意義。然而，由于缺乏原位、直觀的表征手段，目前新興LED的內部運行機制理解尚不充分，限制了新興LED的研發(fā)速度。樊逢佳教授團隊于2020年成功研發(fā)出世界首臺電激發(fā)瞬態(tài)吸收（EETA）光譜儀（國家發(fā)明專利號：CN202011470295.0；PCT：WOCN21071264），這一技術可以給LED“拍片子”，全方位透視LED中的載流子和電場的時間分辨、空間分布等信息，為LED的機理研究提供關鍵的技術支持，推動LED領域的科學探索和技術進步。

圖2 綠色磷化銦基量子點LED改性策略及高性能器件表征

無鎘無鉛量子點由于其環(huán)境友好優(yōu)勢備受青睞，韓國三星集團投入巨大資源，于2019年和2020年分別發(fā)表兩篇《自然》論文，展示他們在紅藍兩色器件中所取得的進展。然而，綠色無鎘量子點LED（目前主要采用磷化銦基量子點）在效率和壽命方面遠落后于紅色和藍色環(huán)保型量子點LED，成為制約環(huán)境友好型全彩量子點LED產業(yè)化的關鍵。樊逢佳教授聯(lián)合研究團隊最新研究表明，當前綠色磷化銦基量子點LED性能較低的主要原因在于電子注入不足和嚴重的電子泄漏。為此，研究團隊提出采用“低、寬勢壘”的設計方案，既提升了電子注入效率，又有效抑制了漏電現(xiàn)象。通過這一優(yōu)化，研究團隊成功刷新了世界紀錄。

河南大學博士研究生卞陽陽和中國科學技術大學博士研究生嚴笑寒為該論文共同第一作者；河南大學申懷彬教授和中國科學技術大學樊逢佳教授、北京交通大學唐愛偉教授、河南大學陳斐博士為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金委-區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金、國家重點研發(fā)計劃等項目支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08197-z