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【Angew】亮度高达15,834 cd m⁻²，电流效率为10.3 cd A⁻¹，多色、高亮度和高效发光的固态发光量子点 ​

总结 ​

研究开发了一种新型单一固态发光碳量子点（R-SSCQDs），通过抑制π-π堆积，实现了高效的固态荧光发射。利用这种R-SSCQDs，成功制备了多色电致发光二极管（LEDs），其发光峰可调范围为535至640 nm，亮度高达15,834 cd m⁻²，电流效率为10.3 cd A⁻¹。

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摘要 ​

本研究提出了一种新型单一固态发光碳量子点（R-SSCQDs），通过简单的溶剂热处理合成。与传统碳量子点（CQDs）在固态形式下发光较弱或几乎不发光不同，R-SSCQDs在固态下表现出明亮的红色发光，在稀释状态下则表现为绿色发光。实验研究和理论计算表明，R-SSCQDs的独特非平面空间结构和显著的空间位阻有效抑制了π-π堆积，从而实现了高效的固态荧光发射。通过调整R-SSCQDs在宿主材料中的掺杂比例，成功制备了发出绿色、黄色、橙色和红色光的多色CQD基LEDs，亮度高达15,834 cd m⁻²，电流效率为10.3 cd A⁻¹。这项工作展示了一种简单且通用的策略，用于制备高效的固态发光CQDs，展示了其在多色LED应用中的巨大潜力。

研究结果分类展示 ​

材料合成与表征 ​

  • 合成方法：通过溶剂热处理2,5-二己氧基苯-1,4-二醛（DHDD）和2-萘基乙腈，在强碱性乙醇-水溶液中合成R-SSCQDs。

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  • 表征方法：利用透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）和核磁共振（NMR）对R-SSCQDs进行表征，确认其结构和化学组成。 image.png

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光物理性质 ​

  • 吸收光谱：R-SSCQDs在稀释状态下的吸收峰为344 nm和432 nm，固态下为385 nm和465 nm，并在固态下出现新的512 nm吸收带。
  • 发射光谱：R-SSCQDs在稀释状态下的发射峰为521 nm，固态下为636 nm，表现出显著的红移。
  • 荧光寿命：R-SSCQDs在稀释状态下的荧光寿命为1.3 ns，固态下为10.5 ns，表明其在固态下具有独特的光物理性质。

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电致发光性能 ​

  • LED结构：采用ITO玻璃基板阳极、PEDOT:PSS空穴注入层、活性发光层、PO-T2T电子传输层和LiF/Al双层阴极。

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  • 发光颜色：通过调整R-SSCQDs在PVK中的掺杂比例，实现了从绿色到红色的多色发光，发光峰范围为535至640 nm。
  • 亮度和效率：绿色CQD基LEDs的最大亮度为15,834 cd m⁻²，电流效率为10.3 cd A⁻¹，红色LEDs的亮度为4,824 cd m⁻²。

这项研究展示了单一固态发光碳量子点在多色、高亮度和高效电致发光二极管中的巨大潜力，为未来的LED技术提供了新的思路和方法。详细信息可以在这里找到。

参考文献 ​

Li, C.; Li, J.; Teng, Q.; Li, J.; Yuan, F. Single Solid‐State Emissive Carbon Quantum Dots for Multicolor, Bright and Efficient Electroluminescent Light‐Emitting Diodes. Angew Chem Int Ed 2024, e202419983. https://doi.org/10.1002/anie.202419983.