研究背景
胶体量子点 (CQDs) 是一种溶液合成的直径小于 20 nm 的半导体纳米晶。由于量子限域效应，CQDs 的带隙可以通过尺寸大小进行调节。优异的溶液加工特性使得它们能与不同的基底兼容，因此易与硅基电路实现集成，现已广泛应用于各种光电子器件，包括激光器、发光二极管、太阳能电池和光电探测器。
文章简介
近日，华中科技大学蓝新正教授带领研究团队开发了一种新的配体调控策略。该方法采用两步配体修饰工艺，通过开发“胶体分散配体”和“功能配体”，实现了对量子点配体的精细调控。具体地，利用硫化铅量子点 (PbS CQDs) 作为研究对象，先使用 2-巯基乙醇 (ME) 促进配体交换，增强电学耦合并赋予量子点的胶体稳定性；随后再通过后钝化策略，添加特定的功能性配体制备量子点油墨，配体组分及含量可精细调控，进而实现了对量子点半导体特性的精细调控。
图 1. 配体交换示意图（a）传统液相配体交换工艺；（b）两步配体修饰工艺
该工作通过优化配体的组分与含量，增强对 PbS CQDs 电学性质的调节，包括钝化和带尾特性，制备出了高性能的 PbS CQDs 光电器件。太阳能电池的功率转换效率可达 13.3%，红外探测器 D* 可达 1.8×1012 琼斯。同时该方法具有良好的普适性，可应用于 CdSe/ZnCdSe/ZnSe 量子点和 HgTe 量子点。研究结果进一步验证了调整配体的组分和含量对 CQDs 半导体特性的重要意义。
图 2. （a）PbS 量子点太阳能电池器件截面图；（b）J-V 曲线图；（C）EQE 曲线图；（d）器件 PCE 均匀性图；（e）瞬态光电流图；（f）瞬态光电压图
该成果以“Ligand-customized colloidal quantum dots for high-performance optoelectronic devices”（《面向高性能量子点光电子器件的配体定制化策略》）为题，发表在英国皇家化学会期刊 Journal of Materials Chemistry C 上，并入选为 hot article。
论文信息
Ligand-customized colloidal quantum dots for high-performance optoelectronic devices
Hang Xia, Huicheng Hu, Ya Wang, Mengyuan Yu, Mohan Yuan, Ji Yang and Xinzheng Lan*（蓝新正，华中科技大学）
J. Mater. Chem. C, 2024, 12, 10919-10928
https://doi.org/10.1039/D4TC01182A
作者简介
本文第一作者，华中科技大学光学与电子信息学院 2022 级博士研究生，导师蓝新正教授，从事红外胶体量子点光电器件方向研究。
本文通讯作者，华中科技大学光学与电子信息学院教授、博士生导师。研究领域集中在新型半导体材料与光电器件，近年来围绕新型半导体的物性调控及其高性能光探、光伏器件的制备等，开展了系统而深入的研究，相关工作发表在 Nature Materials、Advanced Materials、Nano Letters、ACS Photonics、Small Methods 等杂志之上，论文他引 9000 余次。
期刊介绍
rsc.li/materials-c
J. Mater. Chem. C
| 2-年影响因子* | 5.7分 |
| 5-年影响因子* | 6.0分 |
| JCR 分区* | Q1 物理-应用 Q2 材料科学-跨学科 |
| CiteScore 分† | 10.8分 |
| 中位一审周期‡ | 29 天 |
Journal of Materials Chemistry A、B 和 C 报道材料化学各领域的高质量理论或实验研究工作。这三本期刊发表的论文侧重于报道对材料及其性质的新理解、材料的新应用以及材料合成的新方法。Journal of Materials Chemistry A、B 和 C 的区别在于所报道材料的不同预期用途。粗略的划分是，Journal of Materials Chemistry A 报道材料在能源和可持续性方面的应用，Journal of Materials Chemistry B 报道材料在生物学和医学方面的应用，Journal of Materials Chemistry C 报道材料在光学、磁学和电子设备方面的应用。
Editor-in-Chief
Natalie Stingelin
🇺🇸 佐治亚理工学院
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* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)
📧 RSCChina@rsc.org
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