越南研究團(tuán)隊(duì)在《材料科學(xué)雜志》發(fā)表的研究表明，在鎘硒/硫化鋅（CdSe/ZnS）量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）的發(fā)射層界面引入常見聚合物聚乙二醇（PEG），可顯著提升器件的光電轉(zhuǎn)換效率。該工作由范尼卡大學(xué)胡友全（Huu Tuan Nguyen）等人主導(dǎo)，提供了一條無(wú)需重構(gòu)整個(gè)器件結(jié)構(gòu)、僅通過溶液法添加低成本材料的改進(jìn)路徑。

量子點(diǎn)發(fā)光二極管的核心在于納米半導(dǎo)體晶體能夠發(fā)射高純度、可調(diào)諧的顏色。在該類器件中，電荷傳輸層將電子與空穴導(dǎo)向量子點(diǎn)，二者在點(diǎn)內(nèi)復(fù)合時(shí)可能輻射發(fā)光，也可能因缺陷或非輻射途徑損失能量。注入電流轉(zhuǎn)化為可見光的比例直接決定顯示器的亮度與能效，這也是本研究重點(diǎn)優(yōu)化的指標(biāo)。

研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)空穴傳輸聚合物poly-TPD與量子點(diǎn)層之間的界面進(jìn)行PEG輔助改性。與未處理器件相比，PEG處理后的QLED在相同電壓下電流密度更低，同時(shí)亮度、電流效率和外量子效率均顯著提高。數(shù)據(jù)趨勢(shì)表明，注入電流向光子的轉(zhuǎn)化更為純凈：流經(jīng)的總電流減少，但產(chǎn)生光的比例大幅上升。

核心性能指標(biāo)提升顯著。處理后的器件Zui大亮度提升約1.8倍，Zui大電流效率提高約1.6倍。這意味著改性LED可在驅(qū)動(dòng)亮度接近翻倍的同時(shí)，每毫安電流可額外輸出約60%的光通量。對(duì)于顯示制造商而言，通過可溶液加工的添加劑而非真空沉積或新材料實(shí)現(xiàn)此類增量工程改進(jìn)，具有明確的商業(yè)累積價(jià)值。

為探究改善來源，團(tuán)隊(duì)利用原子力顯微鏡（AFM）分析了沉積量子點(diǎn)薄膜的表面形貌。測(cè)量顯示，經(jīng)PEG處理后薄膜的均方根粗糙度從1.367納米降至0.829納米，整體拓?fù)涮卣魅员３侄ㄐ韵嗨?。表面平滑化?duì)器件至關(guān)重要：粗糙不均的薄膜易造成局部厚度差異及接觸不良區(qū)域，導(dǎo)致電荷積累、泄漏或非輻射復(fù)合。更平整的發(fā)射層有助于電流均勻分布，并強(qiáng)化量子點(diǎn)與相鄰傳輸層的接觸一致性。

在電學(xué)分析方面，研究人員采用改良的Shockley型表達(dá)式擬合正向偏置電流密度-電壓特性。提取的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)——有效理想因子和電流前因子——在PEG處理后均呈下降趨勢(shì)，同時(shí)有效串聯(lián)電阻升高。作者強(qiáng)調(diào)，這些參數(shù)反映的是多層器件的整體非理想電響應(yīng)，不應(yīng)直接等同于漏電流、陷阱密度或非輻射復(fù)合率的單一測(cè)量值。研究結(jié)論聚焦于PEG處理、表面形貌與器件級(jí)電荷傳輸之間的關(guān)聯(lián)性，而非歸因于單一微觀機(jī)制。

處理器件中升高的有效串聯(lián)電阻與觀測(cè)到的低電流密度相吻合。作為絕緣聚合物的PEG似乎調(diào)節(jié)了改性區(qū)域的電荷流動(dòng)，抑制了不產(chǎn)生光亮的寄生電流路徑。這一權(quán)衡是合理的：額外的微小電阻雖消耗部分電流，但剩余電流在發(fā)射量子點(diǎn)中的利用效率大幅提升。這契合量子點(diǎn)光電子領(lǐng)域的常見策略，即追求電子與空穴注入的平衡，而非單純Zui大化電流。

PEG本身是一種廉價(jià)且水溶性的聚合物，在有機(jī)與混合電子領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用記錄，常用于修飾PEDOT:PSS電極導(dǎo)電性或鈍化藍(lán)光量子點(diǎn)LED中的氧化鋅電子傳輸層。其醚鍵氧原子可與表面位點(diǎn)配位，聚合物鏈可調(diào)控薄膜形貌。本研究將該技術(shù)拓展至CdSe/ZnS器件的poly-TPD/量子點(diǎn)界面，證實(shí)了相同的溫和化學(xué)體系同樣能平滑薄膜并重塑全LED堆棧中的電荷傳輸。

該項(xiàng)工作獲越南國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展基金會(huì)項(xiàng)目（103.03-2023.80）資助，支撐數(shù)據(jù)已在文中公開。盡管含鎘量子點(diǎn)在消費(fèi)類產(chǎn)品中面臨監(jiān)管審查，但此處展示的界面改性策略原則上具有材料無(wú)關(guān)性，可遷移至目前推動(dòng)商業(yè)化開發(fā)的無(wú)鎘發(fā)射體（如基于磷化銦InP的量子點(diǎn)）。在追求能效的領(lǐng)域，該研究提供了一個(gè)清晰的思路：有時(shí)Zui大的性能突破并非來自新型納米晶，而是利用市售聚合物對(duì)現(xiàn)有表面進(jìn)行簡(jiǎn)單有效的界面處理。

資料來源：bioengineer.org；原文發(fā)布日期：2026-10-17。本文為資料編譯。