近日，吉林大學物理學院紀文宇教授和電子學院謝文法教授團隊在量子點電致發光方面取得重要進展，相關成果以“High-performance tandem quantum-dot light-emitting diodes based on bulk-heterojunction-like charge-generation layers”為題發表在Advanced Materials上。

QLED以其高EQE和低成本等優勢，在照明、顯示和其他相關領域具有廣泛應用前景。自1994年首次提出QLED，人們一直致力于優化其性能。常用的方法包括優化量子點（QDs）的合成技術或開發新的QD發光層材料，以提高發光層的效率；對器件結構進行優化，調節器件中的載流子平衡及激子形成效率。目前，基于紅、綠和藍三種顏色的量子點制備的器件EQE均超過20%。然而，具有單發光層的QLED的內量子效率的理論極限為100%，這極大限制了器件的EQE提升。而疊層結構的器件由于存在電荷產生層（CGL）和兩個發光層，內量子效率的理論極限為200%。因此，開發疊層結構的器件是提高QLED的EQE的有效手段。

目前，疊層QLED取得了一些進展，但仍然存在高工作電壓和低功率效率等問題。現有報道中的CGL的電荷產生率（產生電流與注入電流的比值）仍然相對較低，這會導致CGL兩端出現壓降，因此，迫切需要一種構建CGL的創新設計。除了電荷產生率之外，LEE也同樣很大程度上影響器件的EQE。由于光的全反射現象，從QLED中的發光層發射的光子不能完全出射。光損耗主要有四個途徑：表面等離子體損耗（~40%）；金屬電極吸收（~4%）；襯底模式（~23%）；波導模式（~15%）。疊層QLED的EQE也同樣受到LEE的約束，各功能層的厚度對疊層器件的上下兩層發光單元的LEE都有顯著影響。因此，提高器件LEE對提升疊層QLED效率起到了至關重要的影響。然而，到目前為止，還沒有通過優化疊層QLED的LEE來提高器件EQE的相關研究報道。

在本研究中，研究團隊提出了類體異質結CGL概念，并對器件上下發光單元的LEE進行優化，最終實現了EQE為42.9%、開啟電壓約為4.0 V的高效疊層紅光QLED。此外，由于CGL與電荷傳輸層之間存在不同注入勢壘，使紅綠雙色疊層QLED展現出電壓依賴的電致發光顏色變化特性。利用這一特點，研究團隊制備了一種易于制作的電致-光致雙重防偽標簽，提高了防偽標簽的安全性。

(a)平面和體異質結的電荷產生示意圖。由于PEDOT： PSS和氧化鋅之間的更廣泛的有效界面，從界面到發射單元發生漏斗狀電荷流。平面和體異質結CGL器件的電流密度電場強度（JE）特性在(b)電荷注入模式和(c)電荷產生模式下的結構。(d)有和不有微結構界面的CGLs的充電生成效率。(e)含和不含氟化鋰層的串聯QLEDs的電流密度發光-電壓（JLV）和(f)外部量子效率-電流密度（EQE J）特性。(g)含lif的串聯qled的峰EQE直方圖。

(a)建議的防偽顯示器的簡化結構圖（中）和光響應示意圖（左）和電響應示意圖（右）。在365 nm光刺激下，不同rqd厚度的雙防偽器件的光響應照片。r-量子點層的厚度為(b) ~20 nm，(c) ~25 nm，(d) ~30 nm，(e) ~60 nm。在(f) 8 V，(g) 13 V電壓下驅動下，具有~60nmr量子點層的防偽器件的電響應照片。

該研究成果的第 一作者是吉林大學物理學院2021級光學專業碩士研究生周泰穎，吉林大學物理學院紀文宇、電子科學與工程學院謝文法、劉士浩為通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金的資助。