近日，中山大学电子与信息工程学院（微电子学院）刘川教授、刘佰全副教授团队，在发光二极管（LED）领域取得重要进展。他们通过核/壳型胶体量子阱技术，精准调控激子动力学，有效减少了激子复合缺陷、平衡了电荷注入、抑制了胶体量子阱之间的能量转移。这一创新方法不仅显著提升了LED器件的效率，还成功将其与薄膜晶体管和电路板进行集成，实现了有源寻址，即“流水线”效果的显示。
胶体量子阱LED作为一种新型纳米晶LED，以其高色纯度、窄半高宽的电致发光性能和可溶液加工等优势，在显示领域具有应用潜力。团队通过深入探究不同壳层厚度的核/壳异质胶体量子阱对激子动力学的影响，揭示了激子产生与胶体量子阱壳层厚度之间的强依赖性。研究发现，在一定厚度范围内增加壳层厚度，可以显著提高辐射复合效率并降低俄歇复合，从而大幅提升胶体量子阱LED器件的整体性能。进而实现了高效率、高亮度和超低效率滚降的高性能。其外量子效率高达13.43%，电流效率达到9.20 cd/A，功率效率为6.04 lm/W。这些指标在二维纳米晶LED红光波段（600-700nm）中均为目前报道的最高水平。此外，该器件在亮度从1000 cd/m2提升至10000 cd/m2的过程中，外量子效率仅从13.15%略微下降至12%，为目前已报道的胶体量子阱LED中最佳表现。
不同壳层厚度CdSe/CdZnS核/壳胶体量子阱LED器件结构和能带图
通过与PEN柔性衬底结合，进一步实现柔性胶体量子阱LED，其外量子效率比之前报道的最佳柔性胶体量子阱LED提高了40倍。研究团队进一步利用大电流TFT驱动电路，成功实现了单个或多个胶体量子阱LED的选通控制，实现了实现了有源寻址、即“流水线”效果的显示。这一成果不仅为胶体量子阱LED的进一步研究和应用开辟了新的道路，也为未来显示和照明技术的发展提供了新的思路和策略。
CQW-LED柔性应用和集成选通电路图
该研究成果已在国际知名学术期刊《Applied Physics Reviews》上发表，论文题目为“Exciton control enables high-performance colloidal quantum well light-emitting diodes”，并被选为亮点文章（Featured Article）（doi.org/10.1063/5.0206176）。
该论文第一单位为中山大学电子与信息工程学院（微电子学院），中山大学博士生胡素娟、东南大学博士生项文斌、中山大学刘佰全副教授为论文共同第一作者，中山大学刘佰全副教授、刘川教授等为论文共同通讯作者，其余合作者分别来自东南大学、新加坡南洋理工大学、华南理工大学、香港科技大学。该研究工作得到了国家自然科学基金（62104265）和广东省科技计划（2022A0505020022、2021A0505110009）等项目资助。
来源：中山大学电子与信息工程学院
