中科院宁波材料所向超宇等：30%EQE！通过抑制纯红光钙钛矿量子点之间能量耗散实现

金属卤化物钙钛矿量子点因其发射可调、缺陷容忍度高、色纯度高、光致发光量子产率高及可溶液加工等优势，成为下一代显示领域的热门材料。为实现高效率纯红光发射，常采用混合卤素或小尺寸CsPbI?量子点策略，后者因避免卤素偏析而更具稳定性优势。然而，小尺寸量子点表面体积比大，对配体依赖性更强，当配体钝化效果差时，容易导致缺陷暴露、团聚及光学性能下降的问题。在成膜过程中，量子点间距减小会增强电子云重叠，加剧电子耦合与能量转移，导致严重的能量耗散，最终导致薄膜发光红移，薄膜及器件的光电性能下降。因此，抑制电子耦合引发的能量耗散成为提升性能的关键。现有策略如长链配体或绝缘壳层虽能实现空间隔离，却显著降低电荷传输能力，有机材料为基质散布量子点方法则需复杂能级匹配与界面管理。因此，亟需发展具有通用性的兼顾电子耦合抑制与电荷传输保持的新策略。

III 量子点光学性能提升：11-氟己胺处理减少薄膜中的非辐射复合

如瞬态吸收测试结果所示(图3)，处理前后的量子点表现出基本一致的基态漂白峰(GSB)，说明量子点的带隙保持不变。处理后量子点的GSB建立过程更慢，说明增大的量子点间距以及配体自排斥性和刚性，减弱了电荷-声子耦合，抑制了晶格振动。11-PFHA带来的增强的屏蔽效应和库仑相互作用，也倾向于将电荷载流子局域在钙钛矿量子点内部，减少粒子间能量转移，并减缓热载流子的冷却速。此外，处理后量子点在长时间内的GSB衰减变慢，全局拟合结果中，对应于热激子弛豫、激子被带边陷阱态捕获过程的变慢，都表明了处理之后，量子点的非辐射复合过程明显被抑制，激子辐射复合过程明显加强。综上，瞬态吸收测试结果从热激子弛豫、激子被带边陷阱态捕获以及激子复合过程三个方面，展示了处理后薄膜光学性能的明显提升。

图3. 11-氟己胺处理前后量子点的瞬态吸收性能表征。

高性能红色钙钛矿发光二极管(PeLEDs)效率的进一步提升受到粒子间距减小和电子耦合增强所引发能量耗散的制约。为解决这一难题，本研究引入了一种兼具强自排斥性与高电子云密度的配体—1H,1H-十一氟己胺(11-PFHA)，通过增大相邻量子点间距并重构其电子分布，有效抑制了能量耗散。经11-PFHA处理后，量子点的光致发光量子产率从91%提升至接近100%，薄膜中量子点的平均间距增大，成功消除了薄膜相对于溶液的光谱红移现象。密度泛函理论计算表明，处理后的量子点在配体方向上呈现出更高的电子势垒，增强了量子限域效应并抑制了粒子间能量耗散。此外，瞬态吸收光谱显示基态漂白的形成与衰减过程均显著延长，进一步证实了非辐射损失与能量转移过程被有效抑制。将处理后的量子点应用于PeLEDs时，器件的外量子效率较对照组显著提升，其中峰值外量子效率分别达到28.9%(640 nm)和32.0%(657 nm)，均为目前红色PeLEDs报道的最高值。本研究为高性能红色PeLEDs的制备提供了一种新策略，为推动全色显示技术的发展奠定了基础。通过利用自排斥性配体抑制量子点薄膜中的能量耗散，本研究提出了一种有望实现PeLEDs效率进一步突破的可扩展方案。