Micron-scale Quantum Dot Light-Emitting Diodes with EQE Exceeding 42%
本研究展示了首个利用氟化 BPAF 实现的双功能分子工程化电荷产生层，该层能够同时钝化 ZnO 中的缺陷并调节能带，使全溶液法制备的串联 QLED 在 10,160 PPI 下实现了 42.82% 的突破性外部量子效率，从而克服了下一代近眼显示器固有的效率-分辨率权衡。
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想象一下，你正试图在单粒沙子上建造一座由微小发光点组成的城市。这就是下一代虚拟现实（VR）和增强现实（AR）头显屏幕的梦想。为了让这些头显具有真实感，屏幕需要极其锐利，在比指甲盖还小的空间内挤进数百万个微小的像素。这正是量子点发光二极管（QLED）大显身手的地方。把量子点想象成微型灯泡，它们可以被调节到发出你想要的任何颜色。它们是这场表演的主角，因为它们可以被缩小到传统灯泡无法企及的尺寸。
然而，这里有一个棘手的难题。当我们将这些灯泡缩小到单个像素的大小，驱动它们发光的“电风”就会变得混乱。这就像是在给花园浇水，但洒水器靠得太近，导致边缘的水压变得很奇怪，使得有些植物枯萎，而另一些则被淹没。在微型屏幕的世界里，这种“边缘效应”意味着，随着我们把像素做得更小、更锐利，屏幕会变得更暗且效率更低。多年来，科学家们一直试图解决这种锐利度与亮度之间的权衡问题。他们也知道，将两层这样的灯泡堆叠在一起（一种“串联”设计）可以让屏幕变得明亮得多，但连接这两层的“胶水”通常需要过多的电量才能正常工作。
这时，来自福州大学的一个研究团队带着一个聪明的解决方案介入了。他们成功构建了一个既极其锐利又超级明亮的“串联”屏幕，打破了那种认为必须牺牲其中之一的常规规则。
该团队的秘密武器是一种名为 BPAF 的特殊分子。想象一下他们器件的各层就像一个三明治。在两片面包（发光层）之间，有一个被称为“电荷产生层”（CGL）的粘性填充物，它有助于将电能从一片传递到另一片。在旧的设计中，这种填充物有点粗糙且布满孔洞，就像一个孔隙过多的海绵，导致电流难以平滑流动。研究人员将他们的 BPAF 分子撒在了底部的切片（由氧化锌材料制成）上。
把 BPAF 想象成一个双重功能的维修队。首先，它充当补丁包，填补氧化锌表面的微小孔洞并抹平粗糙的部分。这能防止电量卡住或泄漏。其次，它充当一个缓坡，倾斜能量景观，使电子能够轻松地滚下，而不是必须攀爬陡峭的山坡。通过同时做这两件事，BPAF 让“胶水”层工作得更好，使得两层光能协同工作，而不需要额外的巨大功率。
结果令人印象深刻。他们创造了一个像素密度高达 10,160 PPI（每英寸像素）的屏幕，这个密度如此之高，以至于即使你把屏幕举到眼前，肉眼也无法分辨出单个像素。在这种微观尺度下，他们的器件达到了 42.82% 的效率等级，这是此类屏幕中的一项纪录。更令人惊讶的是，该器件仅需 2.0 伏特的极低电压即可开始发光，这意味着它不会快速消耗电池电量。
研究人员展示了通过使用这种分子“修补与斜坡”策略，他们可以修复通常会破坏高分辨率屏幕的电场畸变。他们不仅提出了这可能奏效，还制造了器件，测量了光线，并证明了即使在像素缩小到微米级时，效率依然保持在高水平。这项工作为制造下一代明亮、锐利且省电的 VR 和 AR 眼镜指明了一条清晰的道路，最终解开了如何制造既小又不会失去光彩的微型屏幕这一长期存在的谜题。
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