具有电致发光(EL)颜色可调谐的单一发光材料可用于开发单像素多彩显示器。单像素颜色可调 LED 可提高像素分辨率以及降低材料制造复杂性和成本，从而引起了新型显示和光电应用领域的研究兴趣。然而, 目前报道的电压依赖的EL颜色可调节范围通常很窄，并且基于物理沉积材料制备技术，找到实现EL颜色调节的新策略并开发具有宽 EL 颜色调节的低成本材料仍然具有挑战性。

图1. 基于II型胶体四足体的颜色可调谐LED

近日，香港理工大学，李明杰教授在Nano Letters上发表了基于化学方法制备的II 型胶体四足体的电致发光颜色调谐研究。结合电场依赖的飞秒激光瞬态吸收光谱/荧光光谱测试及电子空穴波函数分布模拟等手段揭示了在此类II型纳米材料中LED中的外电场可以有效的在低载流子浓度注入下实现宽范围的EL颜色可调谐物理机理。此研究提供了一种实现电压可调EL颜色的新方法，在显示和微光电应用中具有潜力。

图2. 电场增强的EL调谐机理

图1展示了使用 InP/ZnS 量子点作为核心 CdS作为手臂的四足体胶体 II 型胶体纳米材料作为发光层的EL颜色可调 的LED结构，电流曲线，EL谱及对应的照片。通过调整施加的电压可以将 EL 颜色从红色变为蓝白色。因为在不同电压下，基于II 型量子点/臂界面的红色发光和基于CdS 手臂的蓝色发光光谱的强度的差异，总EL颜色因此具有可调性。电场相关的荧光光谱和瞬态吸收载流子动力学测量以及电场下的电子波函数重新分布计算表明，在II型四足体中加入的外电场即LED器件中的电场可以有效降低CdS臂中激发的空穴传递到InP/ZnS 量子点核的效率（图2）。这种减少有利于观察到通常在高载流子密度下才能看到的 CdS 臂的发光，从而增加了在LED中电激发的低载流子浓度下 EL 的颜色可变性。这些发现表明，溶液法制备胶体 II 型半导体异质结构可以作为发光材料开发具有宽EL颜色电压可调的 LED。

研究团队开发了基于InP/ZnS/CdS II型胶体四足体的EL颜色可调谐的LED。通过数值模拟结合和载流子动力学测量发现，外电场的存在可以显着促进CdS臂的发光，从而利于EL颜色的调谐。未来可开发具有更高量子产率的II型胶体四足体可用于高效的颜色可调谐全彩LED。这项研究的结果表明，分支II型半导体纳米异质结构是开发颜色可调全彩LED的有前途的材料。

相关论文发表在Nano Letters上，香港理工大学博士研究生王晨昊为文章的第一作者， 李明杰教授为通讯作者。

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Nano Lett. 2023, 23, 12, 5705–5712

Publication Date: June 7, 2023

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01408 

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