量子点发光二极管（QLED）以其独特的性能已成为新一代平板显示和固态照明的候选产品。近期申怀彬研究团队在量子点发光二极管领域取得系列进展，相关成果发表在Nano Letters、Advanced Functional Materials等著名期刊上。

载流子注入的不平衡性仍制约着器件稳定性的提升，难以满足当前显示应用的要求。另一方面，合成发射波长超过630 nm（广色域的理想只选）的高质量CdSe QDs仍面临挑战。基于此，研究团队与北京理工大学合作合成了具有连续梯度、双合金核壳结构的深红色ZnCdSe/ZnSeS量子点实现了高性能深红色QLED的构筑。其中器件在200-90000 cd m^-2亮度范围内其EQE超过20%，并且1000 cd m^-2亮度下的T₉₅寿命超过20000小时；此外，器件还具有出色的贮存稳定性（＞ 100 天）和循环稳定性（＞ 10个电压循环）。研究成果以“Ultrastable and High-Efficiency Deep Red QLEDs through Giant Continuously Graded Colloidal Quantum Dots with Shell Engineering”为题，发表在国际主流期刊Nano Letters上。实验室2019级硕士研究生刘校楠为第一作者，我院申怀彬教授、北京理工大学李红博教授和Liberato Manna教授为通讯作者

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01919。

图1. ZnCdSe/ZnSeS-QLED的初始亮度随时间的变化

尽管QLED的一些关键性能参数已提升至理想水平，但是在各个方面都具有卓越性能的QLED仍鲜有实现。为此，申怀彬教授团队与北京大学、中国科学技术大学合作，通过研究量子点晶体结构依赖的电子特性，获得了兼具高外量子效率（21.9%）、低滚降且高稳定性的QLED（T₉₅@1000 cd/m²=21000 h）。该研究成果为促进QLED在显示和照明技术方面的商业化应用提供了新思路。相关成果以题为“Electronic Structural Insight into High-Performance Quantum Dot Light-Emitting Diodes”发表在顶级期刊Advanced Functional Materials上。河南大学硕士生桂志祥为共同第一作者，北京大学洪浩教授、刘开辉教授，中国科学技术大学樊逢佳教授和河南大学申怀彬教授为共同通讯作者。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202207974。

图2 纤锌矿和闪锌矿的晶体结构示意图，以及基于两种晶体结构的量子点电致发光器件的EQE-电流密度和EQE-亮度表征

在量子点激光器方面，由于集成红、绿、蓝（RGB）激光中红色量子点的吸收会降低蓝色和绿色量子点的光学增益，以及蓝色量子点的高激光阈值导致白色光谱不平衡问题，从而使得基于量子点激光的显示器尚未得到证明。基于此，申怀彬教授团队与中国科学技术大学合作，将RGB量子点组装成高质量的回音壁模式(WGM) RGB激光器，实现了4.7nm的动态波长调谐。并且通过集成两个或三个RGB激光器，可以获得多色激光源，应用于具有BT.2020标准105.18%超宽色域的激光显示。相关成果以“Self-Assembled and Wavelength-Tunable Quantum Dot Whispering-Gallery-Mode Lasers for Backlight Displays”为题发表在国际主流期刊Nano Letters上发表。中科大博士研究生陈伟国、河南大学王垒博士为共同第一作者，我院申怀彬教授、中科大杜江峰院士和樊逢佳教授为共同通讯作者。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.2c03409。

图 3 用于背光显示的自组装和波长可调谐量子点回音壁模式激光器