鹵化鉛鈣鈦礦量子點（QDs），這一新型半導(dǎo)體材料界的璀璨明星，憑借其卓越的光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）、優(yōu)異的色純度、寬廣的色域調(diào)節(jié)能力以及出色的溶液加工性，正在薄膜光電器件領(lǐng)域大放異彩。在鈣鈦礦QDs的研究與應(yīng)用中，表面配體對于QDs的PLQY、穩(wěn)定性和載流子傳輸性能起著至關(guān)重要的作用。

因此，在開發(fā)高性能鈣鈦礦QDs和制備高效的量子點發(fā)光二極管（QLEDs）的過程中，合理地選擇和搭配表面配體尤為關(guān)鍵。由于鈣鈦礦QDs具有較大的比表面積，表面缺陷的存在會顯著影響鈣鈦礦QDs的光學(xué)性能。因此，通常需要使用過量的有機配體來有效鈍化QDs表面缺陷。然而，有機配體的絕緣性質(zhì)，會嚴重限制鈣鈦礦QDs在后續(xù)光電器件中載流子的注入和傳輸效率。

針對以上問題，在前期采用多功能短鏈噻吩烷基溴化銨配體改善鈣鈦礦量子點發(fā)光二極管器件性能的基礎(chǔ)上（ACS Applied Materials & Interfaces2023, 15(33), 40080-40087），吳朝新教授團隊利用共軛有機配體的優(yōu)勢，包括其離域的π電子、剛性的分子骨架以及優(yōu)異的電導(dǎo)性。設(shè)計合成了一系列含有不同電子性質(zhì)取代基的共軛配體，(E)-3-(4-取代苯基)丙基-2-烯-1-胺氫溴酸鹽衍生物（PPABr、4-CH3PPABr和4-F PPABr），并將其用作后交換配體，調(diào)節(jié)鈣鈦礦QDs的載流子注入和傳輸。

結(jié)合理論計算和實驗研究，發(fā)現(xiàn)這類共軛配體具有沿著整個分子骨架更分散的電子云分布，將其引入到CsPbBr3QDs中，能夠顯著改善鈣鈦礦QDs薄膜的載流子傳輸。其中，含給電子性質(zhì)取代基的4-CH3PPABr有效地促進了空穴的傳輸，而帶有吸電子性質(zhì)取代基的4-F PPABr則更有助于電子的傳輸。

最終，基于4-CH3PPABr的最優(yōu)綠光QLED實現(xiàn)了18.67%的最大外量子效率（EQE）。通過結(jié)合高折射率襯底和高折射率透鏡，其最大EQE進一步提升至23.88%。這項工作為通過配體設(shè)計實現(xiàn)QLED中載流子傳輸平衡提供了新的思路。

該工作以“通過功能性短鏈共軛配體增強載流子傳輸實現(xiàn)高效綠光鈣鈦礦量子點發(fā)光二極管”（Boosting carrier transport via functionalized short-chain conjugated ligands enables efficient green perovskite quantum dot light-emitting diodes）為題，近期發(fā)表于國際頂級期刊《化學(xué)工程雜志》（Chemical Engineering Journal2024, 501, 157596；影響因子13.3）。

第一作者為課題組博士生趙晨靜，共同一作為朱春蓉講師，袁方副教授和吳朝新教授為共同通訊作者。西安交通大學(xué)為第一作者單位和唯一通訊作者單位。此外，澳門大學(xué)王雙鵬教授也參與了該項研究。

該工作得到科技部政府間國際科技創(chuàng)新合作重點專項、自然科學(xué)基金委面上項目、博士后面上項目、省重點研發(fā)計劃等項目的支持，論文的表征及測試得到了西安交通大學(xué)分析測試共享中心的支持。吳朝新教授團隊長期研究新型功能材料的“光-電”與“電-光”物理機制及其器件應(yīng)用如發(fā)光二極管、太陽能電池、光電探測器。（來源：西安交通大學(xué)）