多功能配体修饰实现高性能蓝光量子点发光二极管

王源坤; 张东康; 夏梦洋; 钟秉霖; 吴倩倩; 王林; 杨绪勇; 王胜

doi:10.37188/CJLCD.2025-0225

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

多功能配体修饰实现高性能蓝光量子点发光二极管

量子点发光器件 | 更新时间：2026-09-12

- 多功能配体修饰实现高性能蓝光量子点发光二极管
- High-performance blue quantum dot light-emitting diodes enabled by multifunctional ligand modification
- 液晶与显示 2026年41卷第1期页码：65-73
- 作者机构：
  
  上海大学新型显示技术及应用集成教育部重点实验室，上海 200072
- 作者简介：
  
  王源坤，男，博士研究生，2024年于新疆大学获得硕士学位，主要从事量子点发光二极管制备及性能的研究。E-mail：ykwang@shu.edu.cn
  张东康，男，硕士研究生，2024年于山东交通学院获得学士学位，主要从事量子点材料制备及性能的研究。E-mail：853223639@shu.edu.cn
  杨绪勇，男，博士，教授，2014年于新加坡南洋理工大学获得博士学位，主要从事光电材料与器件的研究。E-mail：yangxy@shu.edu.cn
  王胜，男，博士，讲师，2017年于吉林大学获得博士学位，主要从事半导体材料合成及器件性能的研究。E-mail：nanocrystal@shu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划项目(2024YFB3612404);国家自然科学基金(T2525035;62174104;12404479;62204214);上海市学术/技术科研带头人计划(22XD1421200);上海市自然科学基金项目(23ZR1423300);上海市科学技术委员会(22YF1413500);河南省自然科学基金(242300420681);中国博士后科学基金(GZC20240971;GZB20240416)
- DOI：10.37188/CJLCD.2025-0225
  中图分类号： O482.31;TN383⁺.1
- CSTR：32172.14.CJLCD.2025-0225
- 收稿：2025-11-07，
  
  修回：2025-12-23，
  
  纸质出版：2026-01-05
- 稿件说明：
移动端阅览
王源坤, 张东康, 夏梦洋, 等. 多功能配体修饰实现高性能蓝光量子点发光二极管[J]. 液晶与显示, 2026,41(1):65-73.

WANG Yuankun, ZHANG Dongkang, XIA Mengyang, et al. High-performance blue quantum dot light-emitting diodes enabled by multifunctional ligand modification[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2026, 41(1): 65-73.
王源坤, 张东康, 夏梦洋, 等. 多功能配体修饰实现高性能蓝光量子点发光二极管[J]. 液晶与显示, 2026,41(1):65-73. DOI： 10.37188/CJLCD.2025-0225. CSTR： 32172.14.CJLCD.2025-0225.

WANG Yuankun, ZHANG Dongkang, XIA Mengyang, et al. High-performance blue quantum dot light-emitting diodes enabled by multifunctional ligand modification[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2026, 41(1): 65-73. DOI： 10.37188/CJLCD.2025-0225. CSTR： 32172.14.CJLCD.2025-0225.

摘要

量子点发光二极管（QLED）因其优异的光电特性，被视为下一代显示与照明技术的有力候选者。然而蓝光QLED在性能上仍显著落后于绿光和红光器件，严重制约了QLED全彩显示技术的商业化进程。一方面，蓝光量子点较深的价带能级使其与空穴传输层之间存在较高的空穴注入势垒，且表面长链油酸配体不利于载流子传输。另一方面，蓝光量子点核、壳材料的能级差较小，导致载流子容易与表面缺陷态发生耦合，引起非辐射复合，降低器件效率。本研究采用多功能配体盐酸苄基羟胺（BHACl）修饰蓝光量子点的表面。BHACl取代原有的长链油酸配体，提升了量子点薄膜中的载流子传输性能；其分子中的NH

https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=118042069&type=

https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=118042068&type=

1.60866666

3.80999994

基团能够钝化表面硫悬空键，抑制非辐射复合；BHACl具有的大偶极矩使量子点能级整体上移，提高了空穴注入效率。基于此，制备的蓝光QLED器件实现了外量子效率（EQE）为19.2%，峰值亮度为28 237 cd·m

-2

，在100 cd·m

-2

初始亮度下器件寿命为8 986 h，各项性能显著优于对照器件。

Abstract

Quantum dot（QD） light-emitting diodes （QLEDs） are regarded as promising candidates for next-generation display and lighting technologies due to their excellent optoelectronic properties. However， the performance of blue QLEDs still lags far behind green and red counterparts， which seriously hinders the commercialization of QLED full-color displays. The main challenges arise from the deep valence band energy level of blue QDs， which leads to a large hole injection barrier at the QD/hole-transport layer （HTL） interface， as well as the insulating nature of long-chain oleic acid ligands that hinder charge transport. Moreover， the small energy offset between the core and shell materials in blue QDs facilitates carrier trapping at surface defect states， resulting in non-radiative recombination and thus reducing device efficiency. In this work， we introduce a multifunctional ligand， benzylhydroxylamine hydrochloride （BHACl）， to modify the surface of blue QDs. The BHACl molecules replace the native long-chain oleic acid ligands， significantly improving the carrier transport within QD films. Meanwhile， the NH

https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=118042070&type=

https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=118042080&type=

1.77800000

4.40266657

groups effectively passivate surface sulfur dangling bonds， suppressing non-radiative recombination. In addition， the large dipole moment of BHACl upshifts the QD energy levels， thereby reducing the hole injection barrier. Benefiting from these synergistic effects， the fabricated blue QLEDs exhibit an external quantum efficiency （EQE） of 19.2%， a peak luminance of 8 986 cd·m

-2

， and an operational lifetime of 18 170 h at an initial luminance of 100 cd·m

-2

， representing substantial improvements over the control devices.

关键词

Keywords

references

COLVIN V L ， SCHLAMP M C ， ALIVISATOS A P . Light-emitting diodes made from cadmium selenide nanocrystals and a semiconducting polymer ［J］. Nature ， 1994 ， 370 （ 6488 ）： 354 - 357 . doi: 10.1038/370354a0 http://dx.doi.org/10.1038/370354a0

CHEN O ， ZHAO J ， CHAUHAN V P ， et al . Compact high-quality CdSe-CdS core-shell nanocrystals with narrow emission linewidths and suppressed blinking ［J］. Nature Materials ， 2013 ， 12 （ 5 ）： 445 - 451 . doi: 10.1038/nmat3539 http://dx.doi.org/10.1038/nmat3539

CAO F ， WANG S ， WANG F J ， et al . A layer-by-layer growth strategy for large-size InP/ZnSe/ZnS core-shell quantum dots enabling high-efficiency light-emitting diodes ［J］. Chemistry of Materials ， 2018 ， 30 （ 21 ）： 8002 - 8007 . doi: 10.1021/acs.chemmater.8b03671 http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b03671

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

WU Q Q ， GONG X W ， ZHAO D W ， et al . Efficient tandem quantum-dot LEDs enabled by an inorganic semiconductor-metal-dielectric interconnecting layer stack ［J］. Advanced Materials ， 2022 ， 34 （ 4 ）： 2108150 . doi: 10.1002/adma.202108150 http://dx.doi.org/10.1002/adma.202108150

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

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

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 （ 1 ）： 13 . doi: 10.1186/s43593-024-00072-8 http://dx.doi.org/10.1186/s43593-024-00072-8

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

李恭明，蔡俊虎，赖文宗，等 . 双短链配体调控提升MAPbBr 3 量子点性能及广色域LED显示应用［J］. 发光学报， 2025 ， 46 （ 1 ）： 1 - 11 ． doi: 10.37188/cjl.20240215 http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20240215

LI G M ， CAI J H ， LAI W Z ， et al . Performance enhancement of MAPbBr 3 perovskite quantum dot for wide color gamut LED via double short-chain ligand modification ［J］. Chinese Journal of Luminescence ， 2025 ， 46 （ 1 ）： 1 - 11 . （in Chinese） . doi: 10.37188/cjl.20240215 http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20240215

李力，耿会娟，张天昊，等 . 基于PbS量子点光电探测器的脉搏检测系统研究［J］. 中国光学（中英文）， 2024 ， 17 （ 5 ）： 1236 - 1243 ． doi: 10.37188/co.2024-0018 http://dx.doi.org/10.37188/co.2024-0018

LI L ， GENG H J ， ZHANG T H ， et al . Research on pulse detection system based on PbS quantum dot photodetector ［J］. Chinese Optics ， 2024 ， 17 （ 5 ）： 1236 - 1243 . （in Chinese） . doi: 10.37188/co.2024-0018 http://dx.doi.org/10.37188/co.2024-0018

LIU B C ， LIN Q Z ， SUN S Q ， et al . Tailored large-particle quantum dots with high color purity and excellent electroluminescent efficiency ［J］. Science Bulletin ， 2025 ， 70 （ 6 ）： 905 - 913 . doi: 10.1016/j.scib.2025.01.017 http://dx.doi.org/10.1016/j.scib.2025.01.017

LI M Q ， LI R ， WU L J ， et al . Ultrabright and stable top-emitting quantum-dot light-emitting diodes with negligible angular color shift ［J］. Nature Communications ， 2024 ， 15 （ 1 ）： 5161 . doi: 10.1038/s41467-024-49574-6 http://dx.doi.org/10.1038/s41467-024-49574-6

LIU Y T ， SUN Y Y ， YAN X H ， et al . Realizing low voltage-driven bright and stable quantum dot light-emitting diodes through energy landscape flattening ［J］. Light： Science & Applications ， 2025 ， 14 （ 1 ）： 50 . doi: 10.1038/s41377-024-01727-4 http://dx.doi.org/10.1038/s41377-024-01727-4

ZHAO L L ， ZHANG H ， WANG L ， et al . Bright and stable green quantum dot light-emitting diodes via increasing electron concentration ［J］. Nano Research ， 2025 ， 18 （ 9 ）： 94907978 . doi: 10.26599/nr.2025.94907978 http://dx.doi.org/10.26599/nr.2025.94907978

KIM T ， KIM K H ， KIM S ， et al . Efficient and stable blue quantum dot light-emitting diode ［J］. Nature ， 2020 ， 586 （ 7829 ）： 385 - 389 . doi: 10.1038/s41586-020-2791-x http://dx.doi.org/10.1038/s41586-020-2791-x

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

SHEN H B ， BAI X W ， WANG A Q ， et al . High-efficient deep-blue light-emitting diodes by using high quality Zn x Cd 1- x S/ZnS core/shell quantum dots ［J］. Advanced Functional Materials ， 2014 ， 24 （ 16 ）： 2367 - 2373 . doi: 10.1002/adfm.201302964 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201302964

GHORBANI A ， CHEN J F ， CHUN P ， et al . Changes in hole and electron injection under electrical stress and the rapid electroluminescence loss in blue quantum-dot light-emitting devices ［J］. Small ， 2024 ， 20 （ 1 ）： 2304580 . doi: 10.1002/smll.202304580 http://dx.doi.org/10.1002/smll.202304580

CHO H ， PARK S ， SHIN H ， et al . Highly efficient deep blue Cd-free quantum dot light-emitting diodes by a p-type doped emissive layer ［J］. Small ， 2020 ， 16 （ 40 ）： 2002109 . doi: 10.1002/smll.202002109 http://dx.doi.org/10.1002/smll.202002109

WANG L S ， LV Y ， LIN J ， et al . Surface organic ligand-passivated quantum dots： toward high-performance light-emitting diodes with long lifetimes ［J］. Journal of Materials Chemistry C ， 2021 ， 9 （ 7 ）： 2483 - 2490 . doi: 10.1039/d0tc05391k http://dx.doi.org/10.1039/d0tc05391k

WON Y H ， CHO O ， KIM T ， et al . Highly efficient and stable InP/ZnSe/ZnS quantum dot light-emitting diodes ［J］. Nature ， 2019 ， 575 （ 7784 ）： 634 - 638 . doi: 10.1038/s41586-019-1771-5 http://dx.doi.org/10.1038/s41586-019-1771-5

FEI W L ， LI S N ， XIE J C ， et al . X-type ligands effect on the operational stability of heavy-metal-free quantum dot light-emitting diodes ［J］. Nano Letters ， 2024 ， 24 （ 44 ）： 14066 - 14072 . doi: 10.1021/acs.nanolett.4c04032 http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c04032

ZHANG C X ， WANG S ， LI X M ， et al . Core/Shell perovskite nanocrystals： synthesis of highly efficient and environmentally stable FAPbBr 3 /CsPbBr 3 for led applications ［J］. Advanced Functional Materials ， 2020 ， 30 （ 31 ）： 1910582 . doi: 10.1002/adfm.201910582 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201910582

WANG R L ， SHANG Y Q ， KANJANABOOS P ， et al . Colloidal quantum dot ligand engineering for high performance solar cells ［J］. Energy & Environmental Science ， 2016 ， 9 （ 4 ）： 1130 - 1143 . doi: 10.1039/c5ee03887a http://dx.doi.org/10.1039/c5ee03887a

ZHAO F ， DUAN H W ， LI S N ， et al . Iodotrimethylsilane as a reactive ligand for surface etching and passivation of perovskite nanocrystals toward efficient pure-red to deep-red LEDs ［J］. Angewandte Chemie International Edition ， 2023 ， 62 （ 46 ）： e202311089 . doi: 10.1002/anie.202311089 http://dx.doi.org/10.1002/anie.202311089

SHI Z F ， LI Y ， ZHANG Y T ， et al . High-efficiency and air-stable perovskite quantum dots light-emitting diodes with an all-inorganic heterostructure ［J］. Nano Letters ， 2017 ， 17 （ 1 ）： 313 - 321 . doi: 10.1021/acs.nanolett.6b04116 http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.6b04116

WANG Y K ， WANG S ， LI R ， et al . Quantum-confined perovskite nanocrystals enabled by negative catalyst strategy for efficient light-emitting diodes ［J］. Small ， 2024 ， 20 （ 44 ）： 2402825 . doi: 10.1002/smll.202402825 http://dx.doi.org/10.1002/smll.202402825

QU X W ， MA J R ， WANG K ， et al . Characteristic voltages and times from capacitance-voltage analysis of quantum dot light-emitting diodes ［J］. Applied Physics Letters ， 2024 ， 124 （ 26 ）： 263503 . doi: 10.1063/5.0221019 http://dx.doi.org/10.1063/5.0221019

CAO W R ， XIANG C Y ， YANG Y X ， et al . Highly stable QLEDs with improved hole injection via quantum dot structure tailoring ［J］. Nature Communications ， 2018 ， 9 （ 1 ）： 2608 . doi: 10.1038/s41467-018-04986-z http://dx.doi.org/10.1038/s41467-018-04986-z

浏览量

673

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

CdZnSe基量子点用于高性能纯蓝光量子点发光二极管

纳秒脉冲激光制备硅量子点发光的退火效应

无镉无铅环保型蓝光量子点及其发光二极管器件

面向显示应用的量子点发光器件研究进展

面向复杂道路场景的轻量化路面异物检测算法