近日，河南大学贾瑜教授课题组与QLED平台实验组合作，在蓝光量子点荧光特性调控方面取得重要进展。他们揭示了硒化锌量子点荧光不稳定性的根源。研究发现在氧环境下，硒化锌量子点表面易氧化或羟基化，在带隙中诱导高度局域的陷阱态。该陷阱态使得带边存在许多低振子强度长辐射寿命的表面暗激子态，从而造成荧光的不稳定。进一步的研究表明当量子点尺寸超过临界尺寸（8.5 nm）时，表面陷阱态与量子点本征的最高占据态轨道发生共振。量子点带边辐射由高振子强度短辐射寿命的本征带间亮激子态主导，表面陷阱态的影响得到有效抑制。
研究结果“Size Engineering of Trap Effects in Oxidized and Hydroxylated ZnSe Quantum Dots”以快讯的形式发表于国际著名期刊Nano Letters 22, 3604?3611 (2022)。该研究提出的通过尺寸工程调控表面陷阱态的策略，为设计高荧光稳定的量子点光源提供了新途径，有望在其它相关量子点体系中得到广泛应用。课题组博士生闵静静和张营为论文共同第一作者，曾在平教授和申怀彬教授为论文通讯作者。杜祖亮教授、贾瑜教授为该工作主要参与者。
众所周知，环境友好型硒化锌量子点是下一代发光器件急需的蓝光量子点材料。然而，氧环境下荧光不稳定制约其实际应用，是亟需解决的关键科学问题。该理论团队聚焦于这一关键问题，致力于理论和实验互动，通过近几年的努力，发展出具有自己知识产权的大尺度原子层次计算方法，满足上千原子量子点的激发态光学性质的精确计算，实现了理论研究和实验研究的良好互动，为进一步深入开展量子点发光机理研究奠定基础。贾瑜教授课题组长期从事大尺度原子层次计算方法的发展，并将其应用于量子点等纳米结构体系电子结构和光谱学特征的研究中。近些年在Nano Letters、Physical Review B等国际知名期刊发表系列量子点发光机理的研究论文（Phys. Rev. B 98, 23410 (2018)；100, 085402 (2019)；100, 245404 (2019)；104, 045404 (2021)；J. Phys. Chem. Lett. 11, 960-967 (2020)；Phys. Rev. Mater. 4, 104004 (2020)；Appl. Phys. Lett. 120, 142103 (2022)；Nano Lett. 22, 3604 (2022)；Nano Lett. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c01459）。该工作的发表标志着实验室理论和实验合作研究的深入，有望实现量子点材料原子层面的精准设计。
本工作得到了国家自然科学基金委、河南省青年骨干教师培养计划的资助。
来源：河南大学
文章链接：
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c00118
