カドミウムフリー青色量子ドットは、環境に配慮したディスプレイおよび健康照明分野の重要な発光材料です。しかしながら、色純度不足（半値全幅FWHM > 30 nm）、発光効率の低さ（光致発光量子収率PLQY < 75%）、空気中での安定性の低さ、合成プロセスの複雑さという重要な課題に直面しています。本研究では、協調的なバンドエンジニアリングと表面パッシベーションの革新的な戦略を提案します。ZnSeTe/ZnSe/ZnSeS/ZnSの勾配組成の核殻構造を正確に構築し、ハロゲン化物を補助した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ました。4層の勾配構造により、核から殻への格子定数の滑らかな遷移を実現し、界面ミスマッチ欠陥を効果的に抑制しました。同時に、ハロゲンイオン（Cl⁻）が成長過程で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⁺と配位して懸垂結合をパッシベートしました。作製した量子ドットは460 nmの発光波長を持ち、半値全幅は18 nmに狭まり、光致発光量子収率は92％に達し、空気中で60日間放置した後もPLQYの80％以上を保持しました。この協調戦略は、環境に優しい高性能量子ドットの開発に普遍的なアプローチを提供します。

量子ドット;核殻構造;ハロゲン化物制御;青色発光;高級ディスプレイ;健康照明