磷氧化物TSPO1修饰ZnO纳米颗粒实现高效稳定蓝色量子点发光二极管

研究人员针对量子点发光二极管(QLEDs)中ZnO电子传输层(ETL)表面缺陷导致激子淬灭及载流子注入失衡的问题，创新性地采用含磷氧化物基团的TSPO1分子对ZnO NPs进行表面钝化。通过协调Zn2+未配位键、调控能级结构，使蓝色QLEDs外量子效率(EQE)提升至16.59%，器件寿命(T50)延长至1497小时，为高性能显示器件开发提供新策略。

　　

在显示技术领域，量子点发光二极管(QLEDs)因其出色的色彩纯度和成本优势备受瞩目。然而作为核心组件的氧化锌纳米颗粒(ZnO NPs)电子传输层(ETL)存在两大瓶颈：表面缺陷导致的激子淬灭，以及过高电子迁移率引发的载流子注入失衡。这些问题严重制约了蓝色QLEDs的效率和寿命，成为产业化的关键障碍。

河南省科学院的研究团队独辟蹊径，从分子工程角度提出创新解决方案。他们发现含磷氧化物基团的有机分子TSPO1具有双重妙用：其强配位能力可钝化ZnO表面未配位的Zn²⁺，而电子转移特性又能调节能级结构。这种"一石二鸟"的设计思路，为QLEDs性能突破提供了全新路径。

研究采用X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)验证表面钝化效果，通过瞬态荧光光谱(TRPL)检测激子淬灭抑制情况，结合紫外光电子能谱(UPS)分析能级变化。器件制备采用经典多层结构：ITO/PEDOT:PSS/PF8Cz/QDs/ETL/Al，其中ETL采用TSPO1修饰的ZnO NPs。

材料与器件结构
使用CdZnSe/ZnS核壳量子点作为发光层，PF8Cz为空穴传输层。TSPO1的引入使ZnO NPs分散性显著改善，薄膜质量提升。

器件性能
修饰后的器件EL光谱峰值稳定在470nm。关键突破体现在：EQE达16.59%，较参照组提升30%；在100cd m^-2初始亮度下，T₅₀寿命翻倍至1497小时，创造了蓝色QLEDs的新纪录。

作用机制
TSPO1的P=O基团与ZnO表面Zn²⁺形成配位键，有效钝化氧空位等缺陷。能级上移0.03eV形成电子注入势垒，使电子-空穴注入达到理想平衡。

这项研究开创了磷氧化物分子调控ZnO ETL的新范式，其价值体现在三方面：首次实现表面缺陷钝化与能级调控的协同优化；建立了磷氧化物分子结构与器件性能的构效关系；为溶液法制备高性能QLEDs提供了可量产的工艺方案。该成果不仅推动QLEDs技术发展，其分子设计理念还可拓展至钙钛矿发光二极管(PeLEDs)等领域，具有广阔的产业化前景。