近日，中科大在量子點(diǎn)發(fā)光材料領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，成功制備出發(fā)光具有方向性的量子點(diǎn)，有望大幅提升量子點(diǎn)發(fā)光二極管(QLED)器件的發(fā)光效率。

據(jù)悉，量子點(diǎn)發(fā)光二極管(QLED)由于其優(yōu)異的光電特性，如高色純度、高發(fā)光效率和優(yōu)異的穩(wěn)定性等，在照明顯示領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

而外量子效率(EQE)作為QLED器件性能的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，一直是國內(nèi)外相關(guān)研究的重點(diǎn)。隨著研究推進(jìn)，器件的內(nèi)量子效率已趨于極限（100%）。此時(shí)要進(jìn)一步提升EQE，則需要提升外耦合效率（即器件的出光效率）。但在提升出光效率時(shí)，采用外加光柵或散射結(jié)構(gòu)的方式會(huì)增加額外成本，并帶來角度色差等問題。因此，使用發(fā)光具有方向性的材料，不增加額外結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為是更可行的解決方案。

圖片來自《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)

此次，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)中科院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室杜江峰院士、樊逢佳教授等人與多倫多大學(xué)教授合作，在量子點(diǎn)合成過程中引入晶格應(yīng)力，調(diào)控量子點(diǎn)的能級(jí)結(jié)構(gòu)，獲得了具有高度發(fā)光方向性的量子點(diǎn)材料，有望大幅提升QLED器件的發(fā)光效率。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)。

在研究過程中，考慮到QLED中使用的量子點(diǎn)材料本不具有天然的發(fā)光偏振，中科大團(tuán)隊(duì)經(jīng)過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在核-殼量子點(diǎn)的制備過程中引入不對(duì)稱應(yīng)力，成功調(diào)制了量子點(diǎn)的能級(jí)結(jié)構(gòu)，使量子點(diǎn)的最低激發(fā)態(tài)變?yōu)橛芍乜昭ㄖ鲗?dǎo)的面內(nèi)偏振能級(jí)。隨后，團(tuán)隊(duì)使用背焦面成像等方法確認(rèn)了此量子點(diǎn)材料的發(fā)光偏振，88%的面內(nèi)偏振占比使該材料具有很強(qiáng)的發(fā)光方向性。

背焦面成像(BFP)技術(shù)確認(rèn)了量子點(diǎn)薄膜中88%的面內(nèi)偶極占比，圖片來自中科大

自此，中科大團(tuán)隊(duì)成功制備出可應(yīng)用于QLED器件、具有高度發(fā)光方向性的量子點(diǎn)，將QLED的效率極限從30%提升到39%，為制造超高效率的QLED器件提供了一條新的解決思路。

中科院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士研究生宋楊、劉瑞祥為該論文共同第一作者，杜江峰院士、樊逢佳教授和Oleksandr Voznyy教授為共同通訊作者。