La3+过滤层状双氢氧化物膜中水溶胶增强亲水性实现高效磷酸盐去除

研究人员针对量子点发光二极管（QLEDs）中ZnO NPs电子传输层（ETL）表面缺陷导致激子猝灭及载流子注入失衡的问题，提出采用TSPO1分子修饰ZnO界面的策略。通过磷氧基团与Zn2+配位实现缺陷钝化，同步调节能级并提升电子-空穴注入平衡性，最终使蓝色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思路。

　　

在追求高色纯度、低成本显示的浪潮中，量子点发光二极管（QLEDs）凭借其优异的光电特性成为研究热点。然而，作为核心电子传输层（ETL）的氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）却暗藏两大“致命伤”：表面缺陷像贪婪的陷阱般捕获空穴，导致界面激子猝灭；过高的电子迁移率又打破载流子平衡，严重制约器件性能。更棘手的是，传统小分子修饰剂难以同时实现缺陷钝化、能级调控和纳米颗粒分散稳定性提升，这成为QLEDs迈向商业化道路上的“绊脚石”。

面对这一挑战，河南省科学院的研究人员独辟蹊径，将含磷氧基团的有机分子TSPO1（二苯基[4-(三苯基硅烷)苯基]氧化膦）引入ZnO NPs表面修饰体系。这种分子设计巧妙利用了磷氧基团（P=O）的强配位能力，其孤对电子能与ZnO表面未配位的Zn²⁺形成稳定键合，如同给缺陷部位贴上“创可贴”。更令人惊喜的是，TSPO1还能通过电子转移效应微调ZnO能级结构，一举攻克了载流子失衡的行业难题。

研究团队通过X射线光电子能谱（XPS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实了TSPO1与ZnO的化学键合作用，紫外光电子能谱（UPS）显示ZnO功函数提升0.03 eV。瞬态荧光光谱（TRPL）数据表明，修饰后的QD/ZnO界面激子寿命从15.2 ns延长至18.7 ns，界面非辐射复合得到显著抑制。最终制备的蓝色QLEDs器件实现16.59%的外量子效率（EQE），较对照组提升30%；在100 cd m^-2初始亮度下的工作寿命（T₅₀）更是突破1497小时，达到行业领先水平。

关键实验技术
研究采用溶液法制备TSPO1修饰的ZnO NPs，通过旋涂工艺构建QLEDs多层器件（结构：ITO/PEDOT:PSS/PF8Cz/QDs/ETL/Al）。利用XPS、FTIR表征化学键合状态，UPS测试能级结构，PL和TRPL分析激子动力学，电致发光光谱评估器件性能，并按照国际标准进行加速老化测试。

材料特性分析
XPS谱图中Zn 2p_3/2结合能向高能方向偏移0.4 eV，P 2p峰的出现证实了TSPO1与ZnO的配位作用。FTIR在1150 cm^-1处新出现的P=O振动峰进一步验证了表面修饰效果。

器件性能优化
电学测试显示，TSPO1修饰使电子注入电流降低一个数量级，空穴注入效率提升2.3倍，实现理想的载流子平衡因子γ=1.02。EL光谱显示器件色坐标（0.12,0.13）符合BT.2020标准。

稳定性机制研究
通过Arrhenius模型推算，修饰后器件活化能从0.38 eV提升至0.52 eV，表明TSPO1有效抑制了界面离子迁移，这是寿命倍增的关键因素。

这项研究开创性地将磷氧基团化学应用于QLEDs界面工程，不仅解决了ZnO ETL的固有缺陷问题，更建立了“缺陷钝化-能级调控-稳定性增强”的多功能协同修饰新范式。其意义远超单一器件性能提升，为下一代显示材料的设计提供了普适性分子工具箱。正如研究人员在讨论部分强调的，这种“一石三鸟”的策略可拓展至钙钛矿发光二极管（PeLEDs）等领域，展现出广阔的应用前景。