综述：量子点发光二极管最新进展：降解机制及提高器件稳定性和可靠性的策略

这篇综述系统总结了QLEDs（量子点发光二极管）在运行和储存过程中的降解机制，重点分析了操作诱导的正向老化（效率初始提升）和本征降解（性能持续衰减）以及储存诱导的正向老化现象。文章详细探讨了量子点（QDs）表面配体不稳定、电荷泄漏导致传输层（如HTL/ETL）退化、界面反应等关键机制，并总结了从材料工程（如配体工程、能级调控）到器件结构优化（如界面修饰、多层传输层设计）等提升器件寿命（如T50/T95）的策略。同时，综述还介绍了原位光谱、阻抗谱等先进表征技术在揭示降解过程中的应用，为开发高稳定性QLEDs提供了重要指导。

　　

量子点发光二极管（QLEDs）作为下一代显示技术的核心器件，凭借其色纯度高、色彩可调和溶液加工性等优势备受关注。然而，其商业化进程却受到器件运行不稳定性和储存性能不可预测性的严重制约。这篇综述系统梳理了QLEDs降解机制的最新研究进展，并总结了相应的稳定性提升策略。

运行诱导的正向老化

QLEDs在持续电学运行初期常出现效率提升的现象，即正向老化。早期研究将其归因于氧气或水分对量子点表面陷阱态的钝化。近年研究发现，其深层机制与电荷注入平衡的优化密切相关。一种观点认为，ZnO/Ag界面在运行中降解，降低了过量的电子注入，从而改善了电荷平衡。另一种机制则指出，空穴传输层（HTL）与量子点（QD）之间的高能垒导致空穴积累，运行中产生的界面偶极子改善了能级对齐，促进了空穴注入。尽管正向老化带来了效率增益，但其导致的亮度波动严重影响了器件的可靠性。抑制策略主要集中在优化初始器件的电荷平衡，例如通过能带工程或电学掺杂实现欧姆注入，以及稳定ZnO/阴极界面。

运行诱导的本征降解

在正向老化之后，QLEDs进入本征降解阶段，表现为亮度衰减、效率下降和驱动电压升高。降解机制复杂，涉及多个功能层和界面。

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  量子点发光层的降解：过量电子或空穴的积累会诱发量子点表面配体（如油酸OA）的脱附或电化学反应，暴露出表面缺陷，形成非辐射复合中心，导致光致发光量子产率（PLQY）下降。研究表明，电子-激子相互作用也会加速InP量子点的降解。对于蓝色量子点，其较小的尺寸和较大的带隙使其对表面电荷和缺陷更为敏感，且ZnTeSe等材料中存在的碲（Te）分布不均等本征缺陷也会形成深能级陷阱，加剧性能衰减。抑制策略包括使用结合能更强（如Zn(OA)₂）或电化学稳定性更高（如烷基胺）的配体，以及通过优化量子点结构（如增大核尺寸、使用梯度壳层）减弱表面-体相耦合效应。
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  空穴传输层的降解：由于电子注入通常优于空穴注入，过量电子会泄漏至有机空穴传输层（如TFB, PF8Cz），诱发其电化学降解（如C─N键断裂），产生陷阱态，阻碍空穴注入和传输，并在电致发光（EL）光谱中产生寄生发射。改善策略包括使用深层最高占据分子轨道（HOMO）和高迁移率的HTL材料（如DBTA），采用双层或混合HTL结构（如poly-TPD:TrTPFB/PF8Cz）以平衡注入和传输，以及开发本征稳定性更高的HTL材料。
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  电子传输层和界面的降解：无机电子传输层（如ZnO, ZnMgO）也并非完全稳定。ZnO/QD界面处的电荷积累会导致电压升高。ZnMgO中的Mg离子在电场下易迁移至QD层，引起激子淬灭。此外，酸性空穴注入层（如PEDOT:PSS）可能腐蚀ITO电极，导致铟（In）离子扩散至功能层中形成淬灭中心。ZnO/Ag界面也会因乙酸根迁移而退化。解决策略包括在QD/ETL之间插入超薄绝缘层（如PMMA）以抑制过量电子注入，通过金属离子掺杂（如Mg, Y）或卤素处理调控ZnO的能带和电学性能，以及使用酸性更低或全无机的空穴注入层（如Cu:NiO_x）替代PEDOT:PSS。

储存诱导的正向老化

QLEDs在储存期间效率会意外提升，这给批量生产的一致性带来挑战。其主要机制与封装树脂中的酸性成分或水分与ZnMgO ETL发生反应有关。这些反应可以钝化ETL中的缺陷，抑制空穴泄漏，甚至引起ZnMgO纳米晶的再结晶，从而增强电子注入和传输。然而，这些原位反应难以控制，且可能伴随对银电极的腐蚀等负面影响，牺牲长期稳定性。抑制策略包括使用无酸封装树脂、对ETL进行水蒸气预处理以预先实现可控的n型掺杂，以及通过原子层沉积（ALD）Al₂O₃等钝化层抑制纳米晶的熟化过程。

降解机制的分析技术

为深入理解降解机制，多种先进原位表征技术被广泛应用。例如，通过原位电学/光学光谱同步监测EL和PL效率变化，可以区分降解源于QD本身还是电荷平衡破坏。瞬态电致发光（TrEL）测量能够追踪电荷传输动态的变化。阻抗谱（IS）可用于分析电荷积累、陷阱形成和界面降解。电激发瞬态吸收（EETA）光谱能够探测器件内部的电荷密度和电场分布。剥离-重建实验、深度剖析技术（如ToF-SIMS, XPS）和形貌表征（如TEM, AFM）则有助于精确定位降解位点和分析化学结构变化。

结论与展望

QLEDs的降解是一个涉及物理、化学和材料变化的复杂过程。未来研究需要在深入理解各降解通路贡献的基础上，建立基于物理机制的寿命预测模型。同时，亟需开发新型稳定的功能层材料（如高效稳定的HTL、低反应活性的ETL）和优化的器件结构（如稳定的界面设计），并结合先进的原位表征技术，最终实现兼具高效率、长寿命和高可靠性的QLEDs，推动其商业化进程。