【产通社，11月19日讯】南方科技大学（Southern University of Science and Technology, SUSTech）官网消息，其电子与电气工程系陈树明教授团队在量子点发光二极管（QLED）的电子输运机理、高效率长寿命叠层 QLED 研究方面取得新进展。相关成果分别发表在《自然-通讯》（Nature Communications）和《纳米快报》（Nano Letters）上。

作为一种电光转换器件，QLED 消耗电子并将其转化为光子。如果所有注入QLED 的电子都在量子点内被转化为光子，则可以实现100%的量子转换效率。然而，并非注入的所有电子都能转换为光子，这些未在量子内复合并辐射光子的电子被称为泄漏电子，它们将能量最终以焦耳热的形式耗散，降低了器件的效率和寿命。泄漏电子为何不能在量子点内部复合？它们在 QLED 内部究竟是如何输运的？这些基本问题目前尚不清楚，限制了 QLED 性能的提升。泄漏电子经过的路径，一定会留下蛛丝马迹。如泄漏电子经过载流子传输层时，可能会在载流子传输层上复合，产生微弱的荧光信号。通过监测不同功能层产生的荧光信号，可以反过来追踪泄漏电子的输运路径。但是，由于泄漏电子产生的荧光信号极其微弱，目前的表征手段和测量方法并不能准确捕捉到这些极弱的信号。

鉴于此，本项研究开发了一套基于 EL-PL 联合测试技术和 SPC 技术的新型表征方法。EL-PL 联合测试技术，可监测加电状态工况条件下量子点的本质发光，并可表征泄漏电子对 QLED 性能的影响；而 SPC 技术，可追踪到非常微弱的、由泄漏电子产生的荧光信号。最终，该研究成功追踪到泄漏电子的输运行为，并精确地描绘出 QLED 内的电子在不同驱动电压下的输运路径。结果表明，QLED 在小电流和大电流驱动条件下，电子向传输层泄漏，以及发生界面复合泄漏，均是造成 QLED 性能衰减的重要因素。本项研究对电子输运行为的明确揭示不仅加深了研究者对 QLED 工作机制的理解，也为长寿命、低功耗、高亮度 QLED 的实现提供了新的思路。

本研究通过分析了解到，QLED 中的电子可以通过五种可能路径进行输运。为了证明提出的电子输运路径的模型，本研究开发了新型极弱光探测系统，利用 SPC 技术来追踪电子在不同的输运路径所留下的荧光信号。单光子计数器集成光栅单色仪后，不仅可以捕捉到极其微弱的光信号，还能按需实现单波长探测。本研究利用 SPC 技术成功追踪到 QLED 在不同电压驱动区间，电子向 TFB 泄漏而产生的荧光信号。研究结果表明：电子向 TFB 的泄漏存在于 QLED 工作的整个电压驱动区间，它导致了器件在小电压驱动下（如启亮附近）效率极低，而在大电压驱动下，效率迅速衰减。

同时，研究人员利用 SPC 技术，还成功追踪到蓝光 QLED 在不同驱动电压区间，电子通过界面复合泄漏而产生的荧光信号。图4中620 nm附近的发光信号即来自于 TFB/QD 界面处的复合发光。

综上所述，本研究提出可通过提升空穴注入来抑制电子泄漏，大幅提升了QLED 在小电流驱动条件下的发光效率，展示了能量转化效率超过98%的高性能 QLED。查询进一步信息，请访问官方网站http://newshub.sustech.edu.cn/html/202409/45694.html，以及https://www.nature.com/articles/s41467-024-52521-0、https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c02021  。（Robin Zhang，产通数造）    （完）