基于醇溶性CuInS2量子点的高效率电致发光器件

半导体量子点，具有溶液法制备、容易分散、光谱可调、发光效率高等突出特点，在照明显示、太阳能电池、生物标记、化学传感等领域中具有应用潜力。量子点在照明与显示技术中的应用，能够显著提高LED的品质，弥补现有技术在面光源照明和高性能显示中的不足，成为重要的前沿技术领域。值得关注的是，基于量子点背光源技术的液晶电视已经成功商业化。然而，目前研究主要限于核壳结构的经典量子点材料(特别是CdSe类材料)，高质量的CdSe量子点材料，一般采用高温热注入技术制备，产业化仍面临工艺复杂、成本高等挑战。因此，寻求低毒、低成本的新型量子点材料体系是解决上述挑战、扩展量子点的应用领域，取得原创性突破的重要思路。

针对面光源照明需求，北京理工大学材料学院钟海政教授课题组重点发展低毒、低成本三元铜铟硫(CuInS₂)和铜铟硒(CuInSe₂)系列量子点材料(Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 2081; J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 3167等4篇代表性论文成为ESI高被引论文)，在世界上率先实现了百克量级的小试放大(如图1，授权中国发明专利：ZL 201110259596.3)，制备出高显色性能、高效率的远程白光LED灯具(Nanoscale 2013, 5, 3514；Optics Express 2013, 21, 10105；第十三届大学生“挑战杯”科技发明类一等奖)。

图1 CuInS₂量子点的小试放大及其远程白光LED灯具和电致发光显示应用

最近，发展了高效、快速的高温配体交换技术，通过将羟基巯基己醇配体修饰到铜铟硫量子点表面获得醇溶性量子点，赋予量子点更优异的电致发光性能和“绿色”加工工艺，与河南大学申怀彬教授、长春光机所纪文宇副研究员合作，实现了高效率的电致发光器件(亮度和效率均为此类量子点报道的最高值，如图1右)，研究者利用循环伏安测试（图2左）和时间分辨荧光光谱（图2右）研究了醇溶性量子点对电子注入势垒和注入效率的影响，结果证实了醇溶性量子点可以有效降低注入势垒、提高载流子的注入效率，以上结果为制备电致发光LED面光源提供了新材料和“绿色”工艺 (Chem. Mater. 2016, 28, 1085)。

http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemmater.5b04480

原文标题：Hydroxyl-Terminated CuInS₂ Based Quantum Dots: Toward Efficient and Bright Light Emitting Diodes