CdZnSe基量子点用于高性能纯蓝光量子点发光二极管

张晔; 李辉; 郭宁; 陈彦飙; 李天辰; 江雷; 吴雨辰

doi:10.37188/CJLCD.2025-0187

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CdZnSe基量子点用于高性能纯蓝光量子点发光二极管

量子点发光器件 | 更新时间：2026-09-12

- CdZnSe基量子点用于高性能纯蓝光量子点发光二极管
- CdZnSe-based quantum dots for high-performance pure-blue quantum dot light-emitting diodes
- 液晶与显示 2026年41卷第1期页码：74-83
- 作者机构：
  
  1.中国科学院理化技术研究所仿生材料与界面科学重点实验室，北京 100190
  2.中国科学技术大学苏州高等研究院，江苏苏州 215123
  3.中国科学院大学未来技术学院，北京 100049
- 作者简介：
  
  张晔，男，博士研究生，2023年于吉林大学获得学士学位，主要从事光电材料图案化与QDs材料方面的研究。E-mail：zhangye231@mails.ucas.ac.cn
  李辉，男，博士，助理研究员，2024年于河南大学获得博士学位，主要从事QDs发光显示材料与图案化器件方面的研究。E-mail：lihui-t22031@ustc.edu.cn
  郭宁，女，博士研究生，2022年于吉林大学获得学士学位，主要从事量子点材料合成与图案化器件方面的研究。E-mail：guoning22@mails.ucas.ac.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(T2425026;52173190);江苏省卓越博士后计划(2025ZB663);江苏省基础研究计划(BK20250477)
- DOI：10.37188/CJLCD.2025-0187
  中图分类号： O482.31
- CSTR：32172.14.CJLCD.2025-0187
- 收稿：2025-09-11，
  
  修回：2025-11-02，
  
  纸质出版：2026-01-05
- 稿件说明：
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张晔, 李辉, 郭宁, 等. CdZnSe基量子点用于高性能纯蓝光量子点发光二极管[J]. 液晶与显示, 2026,41(1):74-83.

ZHANG Ye, LI Hui, GUO Ning, et al. CdZnSe-based quantum dots for high-performance pure-blue quantum dot light-emitting diodes[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2026, 41(1): 74-83.
张晔, 李辉, 郭宁, 等. CdZnSe基量子点用于高性能纯蓝光量子点发光二极管[J]. 液晶与显示, 2026,41(1):74-83. DOI： 10.37188/CJLCD.2025-0187. CSTR： 32172.14.CJLCD.2025-0187.

ZHANG Ye, LI Hui, GUO Ning, et al. CdZnSe-based quantum dots for high-performance pure-blue quantum dot light-emitting diodes[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2026, 41(1): 74-83. DOI： 10.37188/CJLCD.2025-0187. CSTR： 32172.14.CJLCD.2025-0187.

摘要

量子点发光二极管（Quantum Dot Light Emitting Diodes，QLED）因其窄发射光谱、广色域覆盖、高亮度及低功耗等优势，在高分辨率显示和增强现实等新兴领域展现出广阔应用前景。但蓝色器件的发光效率和稳定性显著落后于红色和绿色器件，这限制了全彩显示的发展。本研究提出了一种基于ZnSe主体并引入Cd离子调控发射的合成策略，通过在高温条件下快速注入Cd

实现离子交换，成功制备出发射峰位为469 nm、光致发光量子产率（Photoluminescence Quantum Yield， PLQY）为79%的CdZnSe核量子点（QDs），并在核QDs外进行ZnSe/ZnSeS/ZnS多层壳层外延生长，有效钝化表面缺陷、增强结构稳定性并显著降低非辐射复合速率。结果显示多层壳层后的QDs发射峰稳定在463 nm，PLQY进一步提升至92%，呈现纯蓝色发射；以此构建的QLED器件峰值外量子效率达到18.5%，最高亮度达到6.34×10

cd/m

。该策略通过离子交换与多层壳层钝化的协同作用，实现了纯蓝区QDs的高PLQY、稳定发射的高性能QLED器件，为深蓝区QDs的高效制备提供了有效方法。

Abstract

Quantum dot light-emitting diodes（QLEDs） have attracted extensive attention in high-resolution displays and emerging fields such as augmented reality due to their narrow emission spectra， wide color gamut， high brightness， and low power consumption. However， the electroluminescent efficiency and stability of blue devices remain significantly inferior to those of red and green devices， and the lack of high-performance pure blue quan

tum dots（QDs） has limited the development of full-color displays. In this study， we report a synthesis strategy based on a ZnSe core with Cd ion-mediated emission tuning. CdZnSe core QDs were successfully prepared by rapid Cd

injection under high-temperature conditions to induce ion exchange， achieving an emission peak at 469 nm with a photoluminescence quantum yield（PLQY） of 79%. Subsequently， a multilayer shell structure of ZnSe/ZnSeS/ZnS was epitaxially grown on the core QDs， effectively passivating surface defects， enhancing structural stability， and significantly suppressing non-radiative recombination. The resulting multilayer-capped QDs exhibited a stable emission peak at 463 nm with a PLQY further increased to 92%， showing pure blue emission. QLED devices fabricated using these QDs demonstrated excellent electroluminescent performance， with a peak external quantum efficiency（EQE） of 18.5% and a maximum brightness of 6.34×10

cd/m

. In summary， this strategy， combining ion exchange with multilayer shell passivation， enables the fabrication of high-PLQY， stable pure blue QDs and high-performance QLED devices.

关键词

Keywords

references

WU Q Q ， CAO F ， YU W K ， et al . Homogeneous ZnSeTeS quantum dots for efficient and stable pure-blue LEDs ［J］. Nature ， 2025 ， 639 （ 8055 ）： 633 - 638 . doi: 10.1038/s41586-025-08645-4 http://dx.doi.org/10.1038/s41586-025-08645-4

YOO J ， LEE K ， YANG U J ， et al . Highly efficient printed quantum dot light-emitting diodes through ultrahigh-definition double-layer transfer printing ［J］. Nature Photonics ， 2024 ， 18 （ 10 ）： 1105 - 1112 . doi: 10.1038/s41566-024-01496-x http://dx.doi.org/10.1038/s41566-024-01496-x

BIAN Y Y ， YAN X H ， CHEN F ， et al . Efficient green InP-based QD-LED by controlling electron injection and leakage ［J］. Nature ， 2024 ， 635 （ 8040 ）： 854 - 859 . doi: 10.1038/s41586-024-08197-z http://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-08197-z

HAHM D ， LIM J ， KIM H ， et al . Direct patterning of colloidal quantum dots with adaptable dual-ligand surface ［J］. Nature Nanotechnology ， 2022 ， 17 （ 9 ）： 952 - 958 . doi: 10.1038/s41565-022-01182-5 http://dx.doi.org/10.1038/s41565-022-01182-5

LI H ， ZHANG J Y ， WEN W ， et al . Highly efficient light-emitting diodes via self-assembled InP quantum dots ［J］. Nature Communications ， 2025 ， 16 （ 1 ）： 4257 . doi: 10.1038/s41467-025-59527-2 http://dx.doi.org/10.1038/s41467-025-59527-2

CHEN X T ， LIN X F ， ZHOU L K ， et al . Blue light-emitting diodes based on colloidal quantum dots with reduced surface-bulk coupling ［J］. Nature Communications ， 2023 ， 14 （ 1 ）： 284 . doi: 10.1038/s41467-023-35954-x http://dx.doi.org/10.1038/s41467-023-35954-x

REN Y F ， LI C G ， FANG Y ， et al . In situ， treatment with guanidinium chloride ligand enables efficient blue quantum dot light‐emitting diodes with 23.5% external quantum efficiency ［J］. Advanced Materials ， 2025 ， 37 （ 9 ）： 2413183 . doi: 10.1002/adma.202413183 http://dx.doi.org/10.1002/adma.202413183

王艳林，曹松，余春燕，等 . LiCl 掺杂PEDOT∶PSS 提高蓝光量子点发光二极管的性能［J］. 液晶与显示， 2024 ， 39 （ 6 ）： 771 - 780 . doi: 10.37188/cjlcd.2024-0087 http://dx.doi.org/10.37188/cjlcd.2024-0087

WANG Y L ， CAO S ， YU C Y ， et al . Performance enhancement of blue quantum dot light-emitting diodes via LiCl doped PEDOT∶PSS ［J］. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays ， 2024 ， 39 （ 6 ）： 771 - 780 . （in Chinese） . doi: 10.37188/cjlcd.2024-0087 http://dx.doi.org/10.37188/cjlcd.2024-0087

ZHANG W J ， LI B ， CHANG C ， et al . Stable and efficient pure blue quantum-dot LEDs enabled by inserting an anti-oxidation layer ［J］. Nature Communications ， 2024 ， 15 （ 1 ）： 783 . doi: 10.1038/s41467-024-44894-z http://dx.doi.org/10.1038/s41467-024-44894-z

JIA Y Y ， LI H ， GUO N ， et al . Long-range order enhance performance of patterned blue quantum dot light-emitting diodes ［J］. Nature Communications ， 2025 ， 16 （ 1 ）： 7643 . doi: 10.1038/s41467-025-62345-1 http://dx.doi.org/10.1038/s41467-025-62345-1

BAI R F ， WANG C H ， RAMZAN M ， et al . Progress in blue colloidal quantum dots for display applications . Journal of Information Display ， 26 （ 2 ）， 95 - 107 . doi: 10.1080/15980316.2025.2498039 http://dx.doi.org/10.1080/15980316.2025.2498039

DUAN X J ， MA J R ， ZHANG W D ， et al . Study of the interfacial oxidation of InP quantum dots synthesized from tris（dimethylamino）phosphine ［J］. ACS Applied Materials & Interfaces Journal ， 2023 ； 15 （ 1 ）， 1619 - 1628 . doi: 10.1021/acsami.2c20138 http://dx.doi.org/10.1021/acsami.2c20138

YUAN C W ， WAN Q ， LIAO X R ， et al . Dual-mode strain relief via zinc acetate enables high-efficiency InP quantum dot light-emitting diodes ［J］. Angewandte Chemie International Edition ， 2025 ： e202509765 . doi: 10.1002/anie.202509765 http://dx.doi.org/10.1002/anie.202509765

ROTA M B ， KRIEGER T M ， BUCHINGER Q ， et al . A source of entangled photons based on a cavity-enhanced and strain-tuned GaAs quantum dot ［J］. eLight ， 2024 ， 4 ： 13 . doi: 10.1186/s43593-024-00072-8 http://dx.doi.org/10.1186/s43593-024-00072-8

李梦娇，王晔，王亚坤，等 . 高效钙钛矿量子点发光二极管：挑战和优化［J］. 发光学报， 2025 ， 46 （ 3 ）： 452 - 461 . doi: 10.37188/cjl.20240276 http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20240276

LI M J ， WANG Y ， WANG Y K ， et al . Efficient Perovskite quantum dots light-emitting diodes： challenges and optimization ［J］. Chinese Journal of Luminescence ， 2025 ， 46 （ 3 ）： 452 - 461 . （in Chinese） . doi: 10.37188/cjl.20240276 http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20240276

YANG X Y ， MA L ， YU M T ， et al . Focus on perovskite emitters in blue light-emitting diodes ［J］. Light： Science & Applications ， 2023 ， 12 ： 177 . doi: 10.1038/s41377-023-01206-2 http://dx.doi.org/10.1038/s41377-023-01206-2

WANG O Y ， WANG L ， LI Z H ， et al . High-efficiency， deep blue ZnCdS/Cd x Zn 1－ x S/ZnS quantum-dot-lightemitting devices with an EQE exceeding 18% ［J］. Nanoscale ， 2018 ， 10 （ 12 ）： 5650 - 5657 . doi: 10.1039/c7nr09175c http://dx.doi.org/10.1039/c7nr09175c

WANG L S ， LIN J ， HU Y S ， et al . Blue quantum dot light-emitting diodes with high electroluminescent efficiency ［J］. ACS Applied Materials & Interfaces ， 2017 ， 9 （ 44 ）： 38755 - 38760 . doi: 10.1021/acsami.7b10785 http://dx.doi.org/10.1021/acsami.7b10785

CAI F S ， LI M ， ZHANG H ， et al . Interfacial passivation engineering for highly efficient quantum dot light-emitting diodes via aromatic amine-functionalized dipole molecules ［J］. Nano Letters ， 2024 ， 24 （ 5 ）： 1594 - 1601 . doi: 10.1021/acs.nanolett.3c04229 http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c04229

CHEN C L ， LIN X F ， WU X G ， et al . Machine learning assisted stability analysis of blue quantum dot light-emitting diodes ［J］. Nano Letters ， 2023 ， 23 （ 12 ）： 5738 - 5745 . doi: 10.1021/acs.nanolett.3c01491 http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01491

WANG F F ， HUA Q Z ， LIN Q L ， et al . High‐performance blue quantum‐dot light‐emitting diodes by alleviating electron trapping ［J］. Advanced Optical Materials ， 2022 ， 10 （ 13 ）： 2200319 . doi: 10.1002/adom.202200319 http://dx.doi.org/10.1002/adom.202200319

DENG Y Z ， PENG F ， LU Y ， et al . Solution-processed green and blue quantum-dot light-emitting diodes with eliminated charge leakage ［J］. Nature Photonics ， 2022 ， 16 （ 7 ）： 505 - 511 . doi: 10.1038/s41566-022-00999-9 http://dx.doi.org/10.1038/s41566-022-00999-9

YANG X T ， ZHANG W J ， ZENG Y C ， et al . Improving internal exciton confinement for efficient CdZnSeS-based blue quantum dot light-emitting diodes ［J］. Angewandte Chemie International Edition ， 2025 ， 64 （ 22 ）： e202420421 . doi: 10.1002/anie.202420421 http://dx.doi.org/10.1002/anie.202420421

LONG Z M ， LIU M R ， WU X G . et al . A reactivity-controlled epitaxial growth strategy for synthesizing large nanocrystals ［J］. Nature Synthesis ， 2023 ， 2 ： 296 - 304 . doi: 10.1038/s44160-022-00210-5 http://dx.doi.org/10.1038/s44160-022-00210-5

SHEN H B ， GAO Q ， ZHANG Y B ， et al . Visible quantum dot light-emitting diodes with simultaneous high brightness and efficiency ［J］. Nature Photonics ， 2019 ， 13 （ 3 ）： 192 - 197 . doi: 10.1038/s41566-019-0364-z http://dx.doi.org/10.1038/s41566-019-0364-z

CHEN L ， JIANG H ， LIU F H ， et al . ZnSe/ZnS core/shell quantum dots with narrow emission bands for QLED displays ［J］. ACS Applied Optical Materials ， 2025 ， 3 （ 8 ）： 1800 - 1809 . doi: 10.1021/acsaom.5c00207 http://dx.doi.org/10.1021/acsaom.5c00207

YUAN C X ， TIAN F S ， CHEN S M . ZnSeTe blue top-emitting QLEDs with color saturation near Rec.2020 standards and efficiency over 18.16% ［J］. Nano Research ， 2023 ， 16 （ 8 ）： 11540 - 11542 . doi: 10.1007/s12274-023-5763-2 http://dx.doi.org/10.1007/s12274-023-5763-2

BI Y H ， CAO S ， YU P ， et al . Reducing emission linewidth of pure‐blue ZnSeTe quantum dots through shell engineering toward high color purity light‐emitting diodes ［J］. Small ， 2023 ， 19 （ 45 ）： 2303247 . doi: 10.1002/smll.202303247 http://dx.doi.org/10.1002/smll.202303247

HE L J ， CAO S ， LI Q Y ， et al . Achieving near-unity quantum yield in blue ZnSeTe quantum dots through NH 4 F molecular-assisted synthesis for highly efficient light-emitting diodes ［J］. Chemical Engineering Journal ， 2024 ， 489 ： 151347 . doi: 10.1016/j.cej.2024.151347 http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2024.151347

LIU B C ， GUO Y ， SU Q ， et al . Cadmium-doped zinc sulfide shell as a hole injection springboard for red， green， and blue quantum dot light-emitting diodes ［J］. Advanced Science （Weinh）， 2022 ， 9 （ 15 ）： e2104488 . doi: 10.1002/advs.202104488 http://dx.doi.org/10.1002/advs.202104488

DAI X L ， ZHANG Z X ， JIN Y Z ， et al . Solution-processed， high-performance light-emitting diodes based on quantum dots ［J］. Nature ， 2014 ， 515 （ 7525 ）： 96 - 99 . doi: 10.1038/nature13829 http://dx.doi.org/10.1038/nature13829

YANG Y X ， ZHENG Y ， CAO W R ， et al . High-efficiency light-emitting devices based on quantum dots with tailored nanostructures ［J］. Nature Photonics ， 2015 ， 9 （ 4 ）： 259 - 266 . doi: 10.1038/nphoton.2015.36 http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2015.36

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