Квантовые точки CIGS-ZIS-ZnS дали PLQY 95,3% на 632 нм; прототип красного QLED показал ~5% EQE

Группа под руководством Университета электронных наук и технологий Китая совместно с Университетом Паньчжихуа, Китайской академией наук и другими институтами разработала экологичные квантовые точки CuInGaS-ZnInS-ZnS (CIGS-ZIS-ZnS) для красных светодиодов. Работа опубликована в сентябре 2026 года в журнале eScience (том 6, выпуск 5, статья 100536). Точки показали квантовый выход фотолюминесценции (PLQY) 95,3% на 632 нм при ширине линии на полувысоте (FWHM) 78 нм sciencedirect.comeSciencesciencedirect.comОткрыть источник ↗.

По словам авторов, квантовые точки на основе халькогенидов меди малотоксичны и хорошо поглощают свет, но связанные с медью вакансии и дефекты создают несколько путей излучения. Это уширяет спектр и ограничивает эффективность и чистоту цвета в дисплеях.

Межфазный слой и пассивация дефектов

Команда поместила межфазный слой ZnInS2 между ядром CuInGaS и внешней оболочкой ZnS. Просвечивающая электронная микроскопия подтвердила рост каждого слоя: диаметр точек увеличился с 2,0 до 3,1 нм.

По данным авторов, слой ZnInS2 пассивирует вакансии серы и мелкие ловушечные состояния, которые иначе захватывают электроны и рассеивают энергию в виде тепла. Времяразрешённая фотолюминесценция показала рост доли излучательной рекомбинации с 73,6% до 85,7%, а безызлучательная составляющая снизилась почти вдвое. Температурные измерения дали энергию термической активации 65,7 мэВ, более чем в 2,5 раза выше, чем у контрольного образца без слоя sciencedirect.comeSciencesciencedirect.comОткрыть источник ↗.

Расчёты методом теории функционала плотности показали у точек без слоя отдельные поверхностные ловушечные состояния с неравномерным распределением заряда. При наличии слоя ZnInS2 области прироста и потери заряда чередовались равномерно, что согласуется с пассивацией дефектов.

Прототип красного QLED

В качестве демонстрации принципа команда изготовила красные светодиоды на квантовых точках (QLED). Устройства достигли максимальной яркости 412 кд/м2 и максимальной внешней квантовой эффективности (EQE) 4,9%, примерно втрое выше, чем у устройств без межфазного слоя. У контрольного устройства CIGS-ZnS она составила 1,1%.

Улучшилась и эксплуатационная стабильность: время падения до 50% начальной яркости выросло со 110 до 170 секунд sciencedirect.comeSciencesciencedirect.comОткрыть источник ↗.

Авторы сообщают, что FWHM 78 нм входит в число самых узких среди квантовых точек на основе халькогенидов меди в красной области, а EQE превышает большинство QLED на таких точках. Они также полагают, что подход может быть применим в люминесцентных солнечных концентраторах и биовизуализации.