近日，中山大學(xué)電子與信息工程學(xué)院（微電子學(xué)院）劉川教授、劉佰全副教授團(tuán)隊(duì)，在發(fā)光二極管（LED）領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。他們通過核/殼型膠體量子阱技術(shù)，精準(zhǔn)調(diào)控激子動(dòng)力學(xué)，有效減少了激子復(fù)合缺陷、平衡了電荷注入、抑制了膠體量子阱之間的能量轉(zhuǎn)移。這一創(chuàng)新方法不僅顯著提升了LED器件的效率，還成功將其與薄膜晶體管和電路板進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了有源尋址，即“流水線”效果的顯示。

膠體量子阱LED作為一種新型納米晶LED，以其高色純度、窄半高寬的電致發(fā)光性能和可溶液加工等優(yōu)勢(shì)，在顯示領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。團(tuán)隊(duì)通過深入探究不同殼層厚度的核/殼異質(zhì)膠體量子阱對(duì)激子動(dòng)力學(xué)的影響，揭示了激子產(chǎn)生與膠體量子阱殼層厚度之間的強(qiáng)依賴性。

研究發(fā)現(xiàn)，在一定厚度范圍內(nèi)增加殼層厚度，可以顯著提高輻射復(fù)合效率并降低俄歇復(fù)合，從而大幅提升膠體量子阱LED器件的整體性能。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了高效率、高亮度和超低效率滾降的高性能。其外量子效率高達(dá)13.43%，電流效率達(dá)到9.20 cd/A，功率效率為6.04 lm/W。

這些指標(biāo)在二維納米晶LED紅光波段（600-700nm）中均為目前報(bào)道的最高水平。此外，該器件在亮度從1000 cd/m2提升至10000 cd/m2的過程中，外量子效率僅從13.15%略微下降至12%，為目前已報(bào)道的膠體量子阱LED中最佳表現(xiàn)。

不同殼層厚度CdSe/CdZnS核/殼膠體量子阱LED器件結(jié)構(gòu)和能帶圖

通過與PEN柔性襯底結(jié)合，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)柔性膠體量子阱LED，其外量子效率比之前報(bào)道的最佳柔性膠體量子阱LED提高了40倍。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步利用大電流TFT驅(qū)動(dòng)電路，成功實(shí)現(xiàn)了單個(gè)或多個(gè)膠體量子阱LED的選通控制，實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)了有源尋址、即“流水線”效果的顯示。這一成果不僅為膠體量子阱LED的進(jìn)一步研究和應(yīng)用開辟了新的道路，也為未來顯示和照明技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路和策略。

CQW-LED柔性應(yīng)用和集成選通電路圖

該研究成果已在國際知名學(xué)術(shù)期刊《Applied Physics Reviews》上發(fā)表，論文題目為“Exciton control enables high-performance colloidal quantum well light-emitting diodes”，并被選為亮點(diǎn)文章（Featured Article）。

該論文第一單位為中山大學(xué)電子與信息工程學(xué)院（微電子學(xué)院），中山大學(xué)博士生胡素娟、東南大學(xué)博士生項(xiàng)文斌、中山大學(xué)劉佰全副教授為論文共同第一作者，中山大學(xué)劉佰全副教授、劉川教授等為論文共同通訊作者，其余合作者分別來自東南大學(xué)、新加坡南洋理工大學(xué)、華南理工大學(xué)、香港科技大學(xué)。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（62104265）和廣東省科技計(jì)劃（2022A0505020022、2021A0505110009）等項(xiàng)目資助。（來源：中山大學(xué)電子與信息工程學(xué)院）

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