精细调节的发光Ag-In-Ga-S量子点，绿色-红色双发射，朝向白色LED

半导体量子点（QD）材料因其宽色域、可调发射波长、高量子效率、高色饱和度和低加工成本，在照明和显示领域显示出巨大的应用潜力。例如，基于镉和钙钛矿的量子点材料取得了显著进展，但有毒镉和铅的使用限制了它们的进一步应用

有害物质限制（RoHS）法规明确规定，电子产品中镉和铅的使用分别限制在100ppm和1000ppm以下。因此，开发新型环保量子点材料体系具有重要意义

近年来，环保的I-III-VI2量子点，如Ag-In-Ga-S（AIGS）量子点，因其大的斯托克斯位移、整个可见光谱上的可控发射和高的光致发光量子产率（PLQY）而引起了广泛关注

它们在照明和显示领域显示出巨大的潜力。由于AIGS的元素组成不同，它通常在可见光范围内表现出宽的发射光谱，伴随着强带隙主发射峰和弱缺陷发射峰

目前，研究人员主要关注通过核壳结构或合金化来缩小PL光谱，以满足显示的要求。然而，在白光应用中，宽光谱量子点的双发射特性具有明显的优势，可以实现单材料白光发光器件（WLED），避免了多种荧光粉复合白光工艺复杂、自吸收和显色性差的缺点

因此，优化AIGS量子点的宽光谱特性并实现精细光谱调谐对于研究AIGS的发光特性和实现高质量的WLED至关重要

在此基础上，郑州大学宋继忠教授利用量子点材料的量子限制特性，即取决于其尺寸，并通过调节AIGS量子点的成核和生长温度，控制了量子点晶体的尺寸分布，从而调整了其发射光谱，实现了具有绿红双发射特性的AIGS QD。该论文发表在《光电进展》杂志上

双发射AIGS量子点的光学特性。（a） 在不同温度下在室温（顶部）和紫外线照射下合成的AIGS量子点的照片（底部）。（b） 在不同温度下，以365nm的激发波长记录了相应的PL和UV-vis吸收光谱。来源：光电子进展（2024）。DOI:10.29026/oea.2024.240050 WLED，基于双发射AIGS量子点。（a） 构建基于双发射AIGS QD的白光发光二极管的示意图和相应的白光发光器件的光学照片。（b） WLED的PL光谱和（c）不同电压下相应的CIE色度坐标。来源：光电子进展（2024）。DOI:10.29026/oea.2024.240050

在这项工作中，通过一锅热注入法合成了AIGS量子点，并通过温度调节来控制晶体的尺寸

在低温（180°C）下，更容易形成较小的颗粒（尺寸为3.7 nm），而在高温（250°C）时，晶体倾向于生长（尺寸为16.5 nm）。在220°C下，获得了两种不同尺寸分布（17 nm和3.7 nm）的AIGS量子点，这导致它们的激子发射峰存在巨大差异

最后，实现了具有绿红双发射（530 nm–630 nm）的AIGS量子点，并通过温度依赖和激发依赖光谱证实了双峰激子发光特性。这项工作为研究新型AIGS量子点材料体系的发光性能提供了新的视角

这种宽带、双峰发射的量子点在WLED中具有巨大的潜力，在这项工作中，具有绿-红双发射的AIGS量子点与聚合物混合并压制成薄膜，与蓝色LED芯片结合，成功制备了色度坐标为（0.33，0.31）、相关色温（CCT）为5425 K、显色指数（CRI）为90、辐射发光效率（LER）为129 lm/W的WLED，这表明AIGS量子点将在照明应用中具有巨大潜力 More information: Zhi Wu et al, Finely regulated luminescent Ag-In-Ga-S quantum dots with green-red dual emission toward white light-emitting diodes, Opto-Electronic Advances (2024). DOI: 10.29026/oea.2024.240050