研究方向

团队围绕「一颗量子点如何发出高效、稳定、可制造的光」展开工作:从成核与配体化学出发, 经过薄膜与器件物理,最终落到显示、成像的实际场景。四个方向彼此衔接,共享同一套材料与器件平台。

01

量子点的精准合成与物性调控

Precision Synthesis & Property Tuning

量子点的发光波长与效率取决于尺寸、组分与表面状态。团队通过热注入与室温过饱和重结晶等路线控制成核与生长动力学, 用卤素组分调节带隙,用配体密度与种类调节表面陷阱态,使 CsPbX₃ 与无镉体系的荧光量子产率与稳定性同步提升。

代表性工作包括配体密度调控、三配体表面工程,以及AIGS量子点的DSA配体表面重塑。不同体系分别面向发光效率、色纯度和电荷传输的协同优化。

关键词 成核生长 · 配体工程 · 表面态钝化 · 无镉量子点

AIGS表面工程原文 · 配体密度调控原文 · 三配体表面工程原文

AIGS量子点配体表面重塑与复合通道示意
FIG 01AIGS量子点配体表面重塑策略与复合通道示意Xu et al. · Nano-Micro Letters 2026 · Fig. 1a(局部截取) · CC BY 4.0 · © 作者
02

量子点发光二极管

Quantum Dot Light-Emitting Diodes

器件效率受三个环节共同限制:载流子注入是否平衡、激子复合是否辐射化、光子能否取出。 团队分别从电子传输材料的能级匹配、空穴传输层的迁移率匹配、以及发光层界面钝化三条路径入手, 系统优化器件结构,并将实验与光学模拟结合,定量区分各环节对 EQE 的贡献。

2026年氮化硼界面工程工作中,绿光器件峰值EQE为32%,器件样本平均峰值EQE为30.05%。实测T₅₀为102小时(初始亮度2000 cd m⁻²),100 cd m⁻²下的外推T₅₀为25,263小时。2024年蓝光器件工作在490 nm发射波长下获得23.5%的峰值EQE。

关键词 电荷平衡 · 界面钝化 · 离子迁移 · 器件寿命

绿光器件与寿命原文 · 蓝光器件:学院报道

含超薄氮化硼界面层的量子点发光二极管器件叠层与氮化硼原子结构
FIG 02含超薄氮化硼(BN)界面层的器件叠层与 BN 的原子结构:BN 被置于空穴传输层与量子点之间Wang et al. · Nature Communications 2026 · Fig. 1a(局部截取) · CC BY 4.0 · © 作者
03

钙钛矿光电子器件与闪烁体

Perovskite Optoelectronics & Scintillators

卤化铅钙钛矿量子点原子序数高、发光效率高、衰减在纳秒量级,是极具潜力的闪烁体材料。 团队提出原位固相合成策略制备多位点 ZnS(Ag)–CsPbBr₃ 异质结,借助光谱匹配与短给体—受体距离实现高效 FRET, 把光产额从 21,000 提升到 40,000 photons/MeV,衰减时间 36 ns,空间分辨率 30 lp/mm,并演示了 200 帧/秒的高速 X 射线成像。

在色集成成像方向,通过Na合金化构建3D/0D Cs₂NaLuCl₆/Cs₃LuCl₆异质结,结合掺杂调控获得光谱平坦的白光发射。利用均衡的RGB输出与成像算法拓展动态范围,实现大密度差异物体的同时成像。

关键词 辐射发光 · FRET · 异质结 · X 射线成像

高速成像原文 · 色集成成像原文

Na 合金化诱导 0D 到 3D 结构转变的三个阶段示意
FIG 03Na 合金化诱导的 0D→3D 结构转变:0D 成核 → Na 合金化 → 3D/0D 异质结构Yang et al. · Nature Communications 2025 · Fig. 1c(局部截取) · CC BY 4.0 · © 作者
04

发光材料的先进制造与工业化应用

Scalable Manufacturing

面向规模化制备,研究聚合物表面介导的机械化学反应,在固相条件下快速制备钙钛矿量子点荧光粉。研究重点包括制备效率、批次一致性和发光性能。

材料先进制造与器件应用相互衔接,关注材料制备与成型过程对光电性能的影响。现有论文展示了机械化学合成、热压成型及相关闪烁体器件研究。

在2024年的闪烁体工作中,先通过固相法制备复合粉体,再经热压制成独立薄膜;材料合成与薄膜成型是相衔接的两个步骤。

关键词 机械化学 · 规模化合成 · 颜色转换膜 · 成果转化

机械化学制造原文 · 闪烁体制备原文

大面积闪烁体薄膜实物与紫外光下的均匀发光
FIG 04大面积闪烁体薄膜:左为自然光下的实物(下方为标尺),右为紫外光下的均匀发光Yang et al. · Nature Communications 2024 · Fig. 3a(局部截取) · CC BY 4.0 · © 作者

代表性指标

量子点发光器件与闪烁成像的代表性研究进展。

绿光钙钛矿 QLED 峰值外量子效率32%
绿光器件样本平均峰值外量子效率30.05%
外推T₅₀(初始亮度100 cd m⁻²)25,263 h
蓝光钙钛矿QLED峰值EQE(490 nm)23.5%
钙钛矿量子点闪烁体光产额40,000 ph/MeV
闪烁体衰减时间 / 空间分辨率36 ns / 30 lp mm⁻¹

绿光器件与外推寿命原文 · 闪烁体原文 · 蓝光器件报道

研究条件与平台

依托中原之光实验室与材料物理教育部重点实验室,具备从材料合成到器件表征的完整链条。

实验室条件

Laboratory

实验室配备量子点制备与合成、光电物性测量及光电器件制作等仪器,为材料研究与器件开发提供实验支持。

依托平台

Platforms

郑州大学物理学院 · 中原之光实验室;材料物理教育部重点实验室。 具体仪器使用条件与共享安排请联系团队咨询。

想合作或加入?

欢迎在量子点材料、器件物理与成像应用方向开展合作,也欢迎带着具体问题来讨论。