增大准费米能级分裂 实现QLED低发热高效稳定运行
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，但高亮度工作状态下发热严重、效率衰减、寿命缩短的问题，始终是制约其向车载显示、超高清大屏、固态照明等更广泛场景产业化推进的核心瓶颈。传统QLED器件因载流子注入失衡，大量能量无法转化为有效光能，反而以热能形式耗散，不仅影响器件运行稳定性，还会进一步加速性能衰减。近日，河南大学申怀彬、杜祖亮团队与中国科学技术大学樊逢佳团队开展合作研究，在这一领域取得突破性进展，相关成果以《Minimizing heat generation in quantum dot light-emitting diodes by increasing quasi-Fermi-level splitting》为题，发表于国际顶级期刊《Nature Nanotechnology》。该团队从载流子动力学本质入手，创新提出通过准费米能级分裂调控实现QLED“冷发光”的技术策略，从原理上减少热生成，同时同步提升器件效率与使用寿命。研究中，团队核心创新在于通过提高准费米能级分裂程度，在低驱动电压下促进电子与空穴的有效辐射复合，减少非辐射复合带来的能量损耗和焦耳热产生，为此，团队选用大尺寸量子点（FCG-QD）构建发光层，优化器件能级结构与界面势垒，进一步增大单量子点载流子占据数，强化激子形成概率，加速辐射复合过程，从而有效降低热累积。经过系统测试，该团队研发的红色QLED器件表现出优异的综合性能，其能量转换效率（PCE）达到23%，显著优于常规QLED器件；在高亮度工作状态下，器件表面温度较传统器件降低4–6°C，热累积得到有效抑制；在1000 cd/m²的亮度条件下，器件T95寿命（亮度衰减至初始值95%的时间）达到48,000小时，创下当时国际同类器件的最高水平，同时低驱动电压设计进一步减少了发热与功耗，实现了高效率、低发热、高稳定的协同提升。该研究将QLED热管理与载流子调控有机结合，突破了传统器件“高亮度必高发热”的困境，无需复杂工艺调整，仅通过材料与能级工程即可实现性能优化，为高亮度QLED的实用化扫清了关键障碍，对推动QLED技术从高端显示向更广泛产业领域落地具有重要意义。
