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中国科大通过晶体对称性破缺实现闪锌矿量子点定向发光
2 小时前
近日，中国科学技术大学自旋磁共振实验室樊逢佳教授团队与河南大学申怀彬教授、曾在平教授、王垒副教授团队合作，在量子点定向发光领域取得重要突破。研究团队发现，通过在闪锌矿量子点中引入堆垛层错，可打破其晶体对称性，使传统上难以实现取向发光的准球形闪锌矿量子点实现高效定向发光。相关成果发表于国际学术期刊《自然·光子学》。量子点发光二极管因色域广、可溶液加工、低驱动电压下高亮度和高效率等优势，被视为下一代显示技术的重要方向。然而，量子点发光通常向各方向均匀辐射，导致大量光被困在器件内部，光提取效率不足成为限制其外量子效率提升的关键因素。研究团队通过理论分析和密度泛函理论计算表明，堆垛层错能将闪锌矿量子点的晶体对称性由Td降低至C3v，并改变其电子态对称性，诱导量子点产生强烈的面内偏振发光特性。实验结果显示，含堆垛层错的量子点在自组装薄膜中面内偶极占比分别高达81.0%（CdZnSe体系）和73.9%（InP体系），均超过各向同性发射的66.7%。基于这一策略，团队制备的绿光QD-LED外量子效率分别达到34.3%（CdZnSe基）和31.0%（InP基），超越传统模型预期的效率上限，同时器件稳定性良好。该研究首次在准球形闪锌矿量子点中实现高效定向发光，揭示了堆垛层错在调控量子点激子精细结构和光发射方向中的重要作用，为发展更高效率的量子点发光二极管提供了新的材料设计思路，并有望拓展至其他量子点光电器件领域。
