图书馆VIP物理学院樊逢佳教授与河南大学申怀彬教授携手合作，利用EETA技术深入研究了绿色磷化铟基量子点发光二极管的关键科学问题，成功实现了绿色磷化铟基量子点LED的峰值外量子效率（EQE）达到26.68%，亮度突破270,000 cd/m2，并在初始亮度1,000 cd/m2下，T95（亮度衰减到起始值的95%）寿命长达1,241小时，刷新了世界纪录。北京时间11月20日24时，相关研究成果以“Efficient green InP-based QD-LED by controlling electron injection and leakage”为题，发表在《自然》期刊上，标志着无毒量子点LED技术取得重要进展。

图1 电激发瞬态吸收原理及磷化铟基量子点LED的关键科学问题

LED显示照明是我国的支柱半导体产业。加快新兴显示照明LED（如量子点LED）研究，对于加强并保持我国的产业竞争优势，有着重要的意义。然而，由于缺乏原位、直观的表征手段，目前新兴LED的内部运行机制理解尚不充分，限制了新兴LED的研发速度。樊逢佳教授团队于2020年成功研发出世界首台电激发瞬态吸收（EETA）光谱仪（国家发明专利号：CN202011470295.0；PCT：WOCN21071264），这一技术可以给LED“拍片子”，全方位透视LED中的载流子和电场的时间分辨、空间分布等信息，为LED的机理研究提供关键的技术支持，推动LED领域的科学探索和技术进步。

图2 绿色磷化铟基量子点LED改性策略及高性能器件表征

无镉无铅量子点由于其环境友好优势备受青睐，韩国三星集团投入巨大资源，于2019年和2020年分别发表两篇《自然》论文，展示他们在红蓝两色器件中所取得的进展。然而，绿色无镉量子点LED（目前主要采用磷化铟基量子点）在效率和寿命方面远落后于红色和蓝色环保型量子点LED，成为制约环境友好型全彩量子点LED产业化的关键。樊逢佳教授联合研究团队最新研究表明，当前绿色磷化铟基量子点LED性能较低的主要原因在于电子注入不足和严重的电子泄漏。为此，研究团队提出采用“低、宽势垒”的设计方案，既提升了电子注入效率，又有效抑制了漏电现象。通过这一优化，研究团队成功刷新了世界纪录。

河南大学博士研究生卞阳阳和图书馆VIP博士研究生严笑寒为该论文共同第一作者；河南大学申怀彬教授和图书馆VIP樊逢佳教授、北京交通大学唐爱伟教授、河南大学陈斐博士为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委-区域创新发展联合基金、国家重点研发计划等项目支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08197-z

（物理学院、中国科学院微观磁共振实验室、科研部）