图 钙钛矿量子点固体薄膜策略及所构筑的高性能半导体器件
在国家自然科学基金项目（批准号：91956130、62104116、22121005）等资助下，南开大学袁明鉴研究员、陈军教授带领的科研团队联合多伦多大学Edward H. Sargent教授团队，在高质量钙钛矿量子点固体薄膜精确可控制备方面取得进展。研究成果以“全基底量子点固体薄膜可控合成（Synthesis-on-Substrate of Quantum Dot Solids）”为题，于2022年12月22日在线发表于《自然》（Nature）杂志。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05486-3。
量子点是实现高性能光电器件可靠制造的重要材料之一。在传统胶体量子点合成中，为了维持其在溶剂中的稳定性，量子点表面会被引入大量有机配体。然而有机配体的存在极大地阻碍了电荷在量子点之间的输运效率，限制了其在众多半导体光电器件中的应用潜力。因此，深入探究量子点形成机制与材料内部载流子动力学输运行为，开发“新材料、新工艺、新器件”是实现高性能量子点光电器件、推动半导体量子点技术革新的必然需求。
上述研究团队通过表面有机配体化学结构理性设计，发展了一种高性能导电钙钛矿量子点固体薄膜制备全新策略。该策略有效避免了传统量子点制备方法中所面临的配体易脱落、配体过多致使光学性能差、导电性差等问题，所合成的钙钛矿量子点固体薄膜具有极佳的光学与电学性质。同时，研究团队将该高性能钙钛矿量子点固体薄膜材料引入电致发光二极管器件中，成功实现了具有高能量转换效率的三原色电致发光二极管的可控构筑（图）。
该工作有助于人们理解有机配体在钙钛矿材料维度信息、电子能带结构、激子效应等理化性质可控调节中的作用机制，所发展的原位制备策略也为钙钛矿量子点材料在其它半导体光电器件中的进一步应用提供了一种新思路。