カドミウムフリーの青色量子ドットは、環境に優しいディスプレイおよび健康照明分野における重要な発光材料である。しかしながら、色純度の不足（半値幅FWHM＞30 nm）、発光効率の低さ（光励起発光量子収率PLQY＜75%）、空気中の安定性の低さおよび合成プロセスの複雑さといった主要な課題に直面している。本研究は、バンドエンジニアリングと表面パッシベーションの相乗効果を活用した革新的な戦略を提案する。ZnSeTe/ZnSe/ZnSeS/ZnSの勾配組成コアシェル構造を精密に構築し、ハロゲン化物補助成長と組み合わせることで、高性能なカドミウムフリー青色量子ドットの作製に成功した。四層の勾配構造はコアからシェルへの格子定数の滑らかな遷移を実現し、界面不整合欠陥を効果的に抑制した。同時に、成長過程でハロゲンイオン（Cl⁻）が高エネルギー結晶面に選択的に吸着し、成長動力学を制御して粒径の均一化を促進し、表面の不飽和Zn²⁺と配位して垂れ下がった結合をパッシベーションした。作製した量子ドットの発光波長は460 nm、半値幅は18 nmに狭まり、光励起発光量子収率は92%に達し、空気中で60日間保持後もPLQYの保持率は80%以上であった。この相乗戦略は、環境に優しい高性能量子ドットの開発に普遍的なアイデアを提供する。

量子ドット; コアシェル構造; ハロゲン化物制御; 青色発光; ハイエンドディスプレイ; 健康照明