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I-III-VI族納米晶(NCs)由于其光吸收能力強、光學性能良好、低毒環保、合成方法簡單等優勢成為光電子領域的重要材料來源之一。然而由于其多缺陷態發光的特性，導致其發光峰線寬較寬，色純度較差，限制了其在顯示領域的應用。

近年來，北京交通大學唐愛偉課題組圍繞著I-III-VI族半導體納米晶的納米結構調控、發光光譜窄化以及發光器件的界面工程開展了系統研究，取得了系列成果（Adv. Opt. Mater.?2024, 12, 2400762;?Laser. Photon. Rev.?2023, 17, 2200749;?Small. 2024, 20, 2307115;?J. Mater. Chem. C.?2024, 12, 4593-4598;?J. Phys. Chem. Lett.?2022, 13, 11857-11863;?Adv. Opt. Mater.?2020, 8, 1901555）

近日，該課題組采用一步熱反應方法制備出了窄譜帶發射的Ag-In-Ga-Zn-S（AIGZS）納米晶，其發射光譜幾乎可以覆蓋整個可見光區(470~614 nm)，結合時間分辨熒光光譜、飛秒瞬態吸收光譜以及穩態光譜等技術，闡明了Ga離子鈍化有利于抑制施主-受主對（DAP）輻射復合，增強了導帶與Ag空位能級之間的輻射復合，從而實現了窄譜帶發射。這一成果近期發表在Nano Letter（2024, 24, 9683-9690）,文章的第一作者是北京交通大學2023級博士研究生解修林。

圖1. 不同反應時間下綠光AIGZS NCs的光學性能表征

研究人員發現隨著反應時間的延長，光致發光峰呈現出變窄的趨勢，當反應時間為50分鐘時，綠色AIGZS NCs的半峰寬最終達到了34 nm（圖1）。AIGZS NCs的生長伴隨著Ga離子的擴散，同時Ag離子和In離子含量減少，最終形成AIGZS的合金型納米晶。通過時間分辨熒光光譜和飛秒瞬態吸收光譜系統的研究了AIGZS NCs的激子動力學過程（圖3），闡述了窄譜帶發射機理。

圖2.不同反應時間下AIGZS NCs的時間分辨熒光光譜和飛秒瞬態吸收光譜

研究人員通過調控In/Ga前驅體的投料比例成功實現了發射峰位的調控，發光顏色從藍色調控到紅色，其半高全寬在30-50 nm范圍內。隨著In/Ga比的增大，吸收和發射光譜呈現逐漸紅移的趨勢（圖4）。采用全溶液法構筑了紅綠藍三基色的電致發光器件（QLEDs），實現了紅綠藍三基色發光，其電致發光峰的半高全寬分別為49 nm（藍光）, 38 nm（綠光）, 44 nm（紅光）。

圖3. 不同In/Ga投料比時所制備的AIGZS NCs的光學性能表征

圖4. 藍色、綠色和紅色QLEDs的器件性能表征。

文獻鏈接：Xiulin Xie, Jinxing Zhao, Ouyang Lin, Wentao Niu, Yu Li, Lijin Wang,?Liang Li, Zhe Yin, Xu Li, Yu Zhang^*, and Aiwei Tang^*. One-Pot Synthesis of Color-Tunable Narrow-Bandwidth Ag–In–Ga–Zn–S Semiconductor Nanocrystals for Quantum-Dot Light-Emitting Diodes. Nano Lett.2024, 24, 9683-9690 .

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c02454

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