Eugeny Ermilov，Maria Loidolt-Krüger，Bita Rezania，Asim Önal，Sedat Nizamoglu

PicoQuant GmbH，Rudower Chaussee 29，12489 Berlin，Germany

科克大学电气与电子工程系，Rumelifeneri Yolu 34450 萨里耶尔区，伊斯坦布尔，土耳其

利用量子点提升LED的能效与显色品质

当前材料科学研究致力于提升LED的能效、显色性和稳定性。其中一种备受瞩目的高效照明方案是引入胶体量子点（QDs），因其可实现超过80%的高量子产率。此外，量子点具有可调谐的发光带宽特性，仅需改变其尺寸和成分即可精细调节发光光谱，这为开发具有卓越显色品质的器件提供了可能。为优化发光性能，在研发过程中必须对新型材料和器件的电致发光与光致发光特性进行表征。

表征电致发光和光致发光特性的方法

用于研究材料发光特性的方法工具箱已然存在。常用方法包括：

•  电致发光光谱法，用于分析LED在电激励下的发射光谱，采用光致发光光谱仪进行测量。

•  时间分辨电致发光技术用于解析载流子动力学，评估LED的瞬态响应特性，并在器件老化与退化过程中监测载流子寿命变化及复合动力学。

•  光致发光光谱法用于研究LED在光激发下的发射光谱，该激发光源可为连续光灯或激光器，

并采用光致发光光谱仪进行测量。

•  采用脉冲（通常为皮秒级）激光激发下的时间分辨光致发光技术，通过时间分辨光致发光光谱仪或显微镜，研究激发态动力学、复合过程及载流子寿命。

•  采用积分球进行光致发光量子产率测量，以确定材料在光激发下释放光子的效率。

所有这些方法均可通过FluoTime 300时间分辨光致发光光谱仪实现。

FluoTime 300

本应用说明将展示使用FluoTime 300光谱仪对量子点LED进行的时间分辨光致发光和电致发光测量。

样品由土耳其伊斯坦布尔科克大学电气与电子工程系Nizamoglu研究组慷慨提供。

结果：光学特性表征

稳态发射光谱用于识别材料的峰值波长，评估光谱形状（即光谱纯度），并检测可能表明材料缺陷的次级峰或肩峰。

图1展示了两个独立组件的发射光谱：量子点在525 nm附近发出绿色光，LED芯片在450 nm附近发出蓝色光。混合型量子点-LED的总发射光谱中最高峰值对应量子点发射，其波长相较溶液状态略有红移。425至500 nm波段的发光对应于LED芯片，但混合器件中发光带的结构与强度均与标准LED芯片存在差异。

图1：溶液中量子点在440 nm激发下的发射光谱（左），以及LED（中）和电激发下的混合量子点LED（右）的电致发光光谱。

接下来，我们将发射光谱转换为色度坐标，以便在色度图上绘制。图2中的色度图显示，相较于LED芯片单独发出的蓝光，量子点LED发出的光在视觉上呈现偏绿的色调。该信息可用于进一步调节量子点的发射光谱和浓度，并计算相关色温——即白光的色调。

图2：LED芯片与混合型量子点LED的光谱分布，标注于CIE 1931色度图上。

借助FluoTime 300仪器，我们还对量子点LED器件进行了时间分辨光致发光表征。图3展示了溶液中量子点的复杂衰减模式，该模式可通过4个指数函数拟合。当量子点被整合到混合LED中时，其电致发光持续时间显著延长，主要由量子点发光中最长的衰减成分主导；而单独LED的电致发光则具有极短的寿命。