南方科技大学孙小卫课题组：合金化绿光量子点应用于稳定照明和显示

量子点具有窄导带、高量子效率、颜色可调性和高色纯度，在照明和显示应用中显示出巨大的潜力。在白光固态照明材料方面，量子点比白光发光二极管（WLED）中的常规钇铝石榴石荧光粉具有更高的显色指数和更宽的色域。然而，由于水、氧气和UV固化树脂的引发剂等环境条件，基于量子点的WLED在运行过程中发光效率会快速下降。因此，在量子点上涂上保护层以增强其固态照明和显示的光稳定性是非常重要的。

近日，南方科技大学的孙小卫课题组通过在多孔二氧化硅层（SiO2）中加入致密的AlOx来降低涂层的比表面积（SSA）。通过调整SiO2和AlOx的的比例来控制SSA值，研究了SSA值与量子点光稳定性之间的关系，提出了一种制备光稳定量子点材料的有效方法，并为量子点在LED固态照明和显示中的应用提供了基础。相关论文以题为“Alloyed Green-Emitting CdZnSeS/ZnS Quantum Dots with Dense Protective Layers for Stable Lighting and Display Applications”发表在ACS Applied Materials * Interfaces。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/aCSAmi.1c07647?ref=pdf

在这项工作中，作者首先通过热注入法得到了绿光发射的CdZnSeS/ZnS合金量子点，利用溶胶-凝胶法将纯化后的CdZnSeS/ZnS量子点进行涂层，获得QDs@SiO2@AlOx整料。制备得到的量子点平均尺寸为8.6 nm，发射峰位于516 nm处，具有合金核壳的量子点以及闪锌矿晶体结构。

图1 (a)绿光CdZnSeS/ZnS 合金量子点的TEM图像和尺寸分布（插图）。(b)QDs、QDs@SiO 2、QDs@SiO2@AlOX-(2:1)、QDs@SiO2@AlOX-(1:1)和QDs@ AlOX的傅里叶变换红外(FT-IR)光谱

为了阐明SSA与量子点光稳定性之间的关系，通过改变多孔SiO2和致密AlOx层的比例并控制反应前体的数量来调整涂层的SSA。当增加AlOx比例时，FT-IR光谱中925cm-1处的Si-OH峰减弱。XPS图谱中，结合能为102.02 eV的Si-O-Si键的峰减弱，Si-O-Al键逐渐占主导，表明Si-O-Al键促进了AlOx层在SiO2通过Si-OH键生长。涂层后，量子点的发射峰出现了轻微红移，但量子产率依然可以保持在50%以上。

图2 (a)QDs@SiO2,(b)QDs@SiO2@AlOx-(2:1),(c)QDs@SiO2@AlOx-(1:1)，(d)QDs@AlOx的TEM图像