电激发瞬态吸收研究揭示 QLED 中量子限制斯塔克效应的尺寸依赖规律
量子点发光二极管（QLED）凭借宽色域、高色纯、低功耗等优势，已在高端显示与照明领域实现广泛应用，而电场诱导的量子限制斯塔克效应，是影响 QLED 发光效率、光谱稳定性与器件寿命的核心因素之一。长期以来，受限于表征技术瓶颈，科研人员无法对工作状态下 QLED 内部的斯塔克效应实现原位精准探测，其与量子点尺寸的关联规律始终未能厘清，导致 QLED 发光层材料设计与器件优化缺乏精准的理论支撑。
近日，中国科学技术大学樊逢佳教授团队与河南大学申怀彬教授团队开展合作研究，在这一领域取得关键突破，相关研究成果以《Size-Dependent Quantum Confined Stark Effect in Quantum Dot Light-Emitting Diodes: An Electrically Excited Transient Absorption Study》为题，发表于国际期刊《The Journal of Physical Chemistry Letters》。该团队将自主研发的电激发瞬态吸收光谱技术与理论模拟相结合，突破了传统表征手段无法探测工作态器件内部斯塔克效应的技术限制，系统揭示了 QLED 中量子限制斯塔克效应复杂的尺寸依赖规律，填补了该领域的研究空白。
研究中，团队通过自主搭建的电激发瞬态吸收光谱系统，实现了对不同偏压下 QLED 器件内部量子点层电场变化、激子行为的原位定量探测，成功分解出斯塔克效应对应的特征光谱信号，为分析不同尺寸量子点的电场敏感性提供了可靠的实验数据支撑。团队研究发现，斯塔克效应诱导的激子猝灭行为，同时受量子点波函数限域效应与载流子电场屏蔽效应的双重调控，两种效应的相互交织，最终形成了斯塔克效应随量子点尺寸变化的特殊规律。在反向偏压条件下，更小尺寸的量子点因具备更强的波函数限域能力，对外部电场的敏感性更低，斯塔克效应带来的影响更弱；而在 QLED 正常工作的正向偏压条件下，更大尺寸的量子点拥有更高效的载流子注入能力，能够形成更强的电场屏蔽效应，降低量子点层的等效偏压，从而大幅削弱斯塔克效应的影响。基于两种效应的协同作用，团队最终通过实验与理论模拟双重验证，明确中等尺寸的量子点会表现出最强的电场诱导激子猝灭效应，这一发现彻底厘清了学界长期以来关于量子点尺寸与斯塔克效应关联的争议。
该研究不仅首次实现了工作态 QLED 中量子限制斯塔克效应的原位定量表征，明确了其尺寸依赖的核心规律，更为高性能 QLED 的材料设计提供了精准的优化方向。研究成果能够直接指导量子点发光层的尺寸调控与结构设计，通过匹配最优量子点尺寸抑制斯塔克效应带来的效率损失与光谱偏移，进一步提升 QLED 的发光效率、工作稳定性与光谱一致性，对推动 QLED 技术在超高清显示、车载显示等高端场景的产业化应用具有重要意义。
