膠體量子阱發光二極管的研究進展

劉佰全，高樺宇，胡素娟，劉川

中山大學電子與信息工程學院，廣州 510275

1 引言

1987年，美國柯達公司的鄧青云博士等人首次報道了有機發光二極管(organic light-emitting diode，OLED)，該發現極大地激勵了科研人員對新一代顯示和固態照明技術的探索1。1990年，英國劍橋大學的Friend教授等人首次實現了聚合物LED (polymer LED，PLED)，該成果開辟了溶液加工法實現LED的新途徑2。1994年，美國加利福尼亞大學伯克利分校Alivisatos教授等人首次制備了基于CdSe的膠體量子點LED (colloidal quantum dot LED，CQD-LED)，該報道掀起了人們對納米晶LED的研究熱潮3。CQD-LED時常被簡稱為QLED，其性能目前可以與最先進的OLED媲美4-6。例如，2014年，浙江大學彭笑剛教授等人采用溶液加工法的方式，通過巧妙地的引入超薄的聚甲基丙烯酸甲酯絕緣層來限制電子的傳輸，從而使電荷平衡，最終實現了外量子效率(external quantum efficiency，EQE)高達20.5%的QLED，并且在100 cd·m-2亮度下的壽命超過了10萬小時7。2019年，河南大學申懷彬教授等人通過合成新型膠體量子點材料，獲得了最大亮度超過614000 cd·m-2的QLED器件8。此外，QLED技術已經開始進入商業化的顯示市場，包括韓國的三星公司以及國內的京東方、華星光電等顯示巨頭企業都相繼推出了QLED電視。比如京東方在2021年報道了基于噴墨打印技術制備的55英寸有源矩陣QLED (AMQLED)顯示器，極大的推動了大尺寸印刷型QLED的發展9。

隨著對膠體量子點的研究，其它基于CdSe納米結構的材料也在不斷涌現10-12。與零維結構的膠體量子點或一維結構的納米棒不同，膠體量子阱(colloidal quantum well，CQW)是通過形狀管理來調節電荷約束和態密度的二維材料，也時常被稱為半導體納米片(nanoplatelet)13-22。CQW的厚度可以由原子級精度控制，并且具有厚度可調的發光特性。因此，CQW在兼具其它納米晶材料特性的同時(如高光致發光量子效率(photoluminescence quantum efficiency，PLQY)、尺寸效應可調光譜等)，還表現出一些獨特的物理與化學性質，包括極窄的發光峰半高寬(CQW的光致發光光譜可以窄至幾納米)、巨大的光學增益系數、緩慢的俄歇復合、無聲子瓶頸等23-30。2006年，Joo等人通過低溫液相合成法，首次報道了纖鋅礦結構的CdSe納米帶31。自此，CQW的研究獲得了全球科學家的廣泛關注。與采用高真空技術(如分子束外延法)制備無機量子阱的傳統方法相比，膠體合成法大大拓寬了CQW在實際應用中的優勢，比如簡化工藝、降低成本等32-35。

正是由于CQW優異的光電特性，CQW被認為是一種新型的、非常有應用潛力的光電材料。目前，CQW已經被廣泛用來制備各類型光電器件，比如LED、激光、探測器、以及太陽能電池等36-40。對于采用CQW作為發光層的CQW-LED而言，它們具有優異的色純度和色飽和度、高效率、可溶液加工、可柔性化等特性，因而在顯示和照明等領域展現出巨大的應用前景。2014年，Dubertret等人報道了首個紅光CQW-LED，盡管當時器件的最大EQE只有0.63%，但是該突破性的成果為CQWLED的發展帶來了希望41。通過借鑒其它類型LED(如OLED、QLED、鈣鈦礦LED等)的設計思想與制備方法42-51，CQW-LED的性能及理論研究都取得了長足的進展，其已經在顯示和照明等領域嶄露頭角。比如劉佰全等人發現CQW-LED的電致發光光譜的半高寬可以窄至12 nm，展現出極其優異的色純度52。此外，劉佰全等人報道了CQW-LED的EQE可以接近理論值20% (假設光耦合取出因子為0.2)，證實了CQW-LED的效率可與其它類型LED的性能相媲美53。此外，隨著生產技術日趨成熟，基于CQW的白光LED器件52,54，以及柔性CQWLED也相繼被報道54。這些優異的性能都顯示了CQW-LED良好的應用前景。

本文首先將介紹CQW-LED中的基本概念，如CQW材料特性、LED器件結構、發光機理等。隨后根據CQW材料的種類，闡述了基于單核型、核/冠型、核/殼型、復雜異質結型、以及雜質摻雜型CQW-LED的研究進展，并結合自身工作詳細地介紹了不同高性能CQW-LED的實現方法，包括對材料選取、設計策略、器件結構、器件性能、工作機理以及發光過程的分析。接著，介紹了CQW-LED的集成應用，包括可用于類可見光無線通信(LiFi)的CQW-LED與柔性CQW-LED；最后探討了CQWLED目前面臨的挑戰(如效率、壽命、器件工程學、發光顏色等)及其未來的發展機遇。

2 CQW-LED中的基本概念

2.1 CQW材料

早在20世紀80年代初，科學家們就在半導體納米晶中發現了量子尺寸效應，并由此產生了一個全新的與尺寸相關的光學性質研究方向55,56。1993年，Bawendi等人首次采用膠體法合成了單分散球形的CdE (E = S，Se，Te)納米晶57。此后，隨著全球科研工作者的共同努力，納米晶的尺寸、形狀、組分、結構等能夠得到調控，從而產生了各類型的納米晶，包括零維的量子點、一維的納米棒，以及二維的CQW等58-62。

對于CQW而言，為了設計電子結構和光學特性，除了化學成分和垂直厚度可調的單核結構外，目前已經實現了許多具有異質結構的CQW材料，如核/冠型、核/殼型、以及核/冠/殼型等63-65。此外，由于只有垂直方向存在緊密量子約束，CQW還表現出一些與厚度相關的光學特性，包括超短的熒光輻射壽命、巨振強度躍遷和極窄的光譜半高寬等66-68。特別是，與需要嚴格控制三維空間的膠體量子點的合成不同，CQW只需要精確控制發生量子約束的厚度。因此，CQW被認為是一種新型的可溶液加工法的二維納米晶材料，可用于各種光電應用。

圖1和表1展示了不同結構的CQW及其性質。其中，常見的單核型CQW主要為II-VI族化合物CdSe、CdTe等，IV-VI族化合物PbSe、PbS等，如圖1a所示。此外，單核型合金CQW (如CdSe1-xSx)常被用來調控光譜的波長位置69,70。單核型CQW具有合成簡單的優點，但是其表面缺陷與非輻射復合中心過多，導致其PLQY往往較低，一般低于30%。因此，在制備高效率的光電器件時，較少考慮使用單核型CQW。

表1 不同CQW結構的性質對比Table 1 Properties of various CQWs.

圖1 CQW的不同種類：(a)單核型結構，(b)核/冠型結構，(c)核/殼型結構，(d)核/冠/殼型結構，(e)雜質摻雜型結構；(f) CQW的TEM圖Fig.1 Various kinds of CQWs of (a) core-only structure, (b) core/crown heterostructure, (c) core/shell heterostructure,(d) core/crown/shell heterostructure, (e) impurity-doped structure; (f) TEM image of CQW.

為了進一步抑制表面缺陷以及降低非輻射復合，研究者們設計了具有異質結結構的CQW。對于核/冠型CQW (圖1b)而言，以CdSe/CdS的核/冠型CQW為例，其生長方式主要是先選取CdSe CQW作為種子，隨后將CdS生長在CdSe上，通過控制前驅體的劑量，可以延伸水平方向的冠結構71-73。額外的冠結構并不會明顯引起電荷限域在橫向尺寸方向上的變化，因而中心核結構的激子躍遷能級基本保持不變。但是冠結構可以有效地鈍化中心核結構的周圍，從而提升PLQY (可達近100%)74。此外，冠結構可以有效增強CQW的吸收截面，并且由于能帶補償與較大的激子結合能，在冠結構上產生的激子可以有效到達中心核結構而被利用。因此，這些優異的光學特性使得核/冠型CQW在激光與LED領域受到廣泛重視。

另外一種較為常見的異質結CQW為核/殼型結構，如圖1c所示。目前，高效率的CQW-LED基本上都是采用核/殼型CQW作為發光層。其中的原因在于殼層在鈍化中心核結構的同時，能夠保證高均勻性的薄膜，這對減少器件的漏電流至關重要。并且，高質量的薄膜可以降低焦耳熱，大幅度提升器件穩定性。生長殼層的方法主要有兩種：膠體原子層沉積法和熱注入法75-77。尤其是近年來發展的采用高溫度的熱注入法，使厚殼層的沉積成為可能，而這在以前的低溫連續生長方法中無法實現。因此，熱注入法可以實現更好的晶體質量和光學穩定性，非常適合制備高性能的光電器件。2017年，Norris等人首次在CdSe CQW上進行高溫殼生長(～300 °C)78。2019年，Altintas等人進一步將CdSe/ZnS核/殼型CQW的ZnS殼在500 K以上的高溫生長，實現了近100%的PLQY以及高穩定性，使得熱注入法的核/殼型CQW迅速在光電領域得到廣泛應用79。

更為復雜的異質結CQW包括核/冠/殼型(圖1d)、核/冠/多殼型、核/多冠型(如CdSe/CdSe1-xTex/CdS)等，其主要目的是可以進一步調節CQW的發光波長、增強吸收截面、提高PLQY和光學增益等80-82。以核/冠/殼型CdSe/CdS/CdZnS CQW為例，其生長方式主要是通過在核/冠型CdSe/CdS CQW上，采用膠體原子層沉積法或者熱注入法進行生長CdZnS殼層，從而最終獲得核/冠/殼型CdSe/CdS/CdZnS，其結構就類似于一個粒子包裹在盒子里面。由于采用寬帶隙的殼層能同時對核/冠型表面與周圍進行鈍化，核/冠/殼型CQW的性能可以大幅提升，因而用以設計高性能光電器件。

隨著非摻雜納米晶的發展，研究者也逐漸開始探索雜質摻雜型納米晶，以期獲得新的光學、磁學、電學等功能。1994年，Bhargava等人首次報道了摻Mn的ZnS納米晶，實現了高PLQY并縮短了躍遷壽命83。自此，雜質摻雜型納米晶進入快速發展時期。一般來說，雜質摻雜型納米晶不僅能表現出納米晶自身的固有特點，也具備額外的一些性質，包括增強熱穩定性和化學穩定性，提高PLQY，減少俄歇復合，產生雜質相關光譜，調控電荷遷移率等84-86。

典型的雜質摻雜型CQW結構如圖1e所示。2015年，Delikanli等人報道了首個雜質摻雜型CQW，通過將Mn離子摻入CdSe/CdS核/多殼型CQW，其中膠體原子層沉積法被用來在CdSe CQW上生長Cd0.985Mn0.015S單層殼層87。2017年，Sharma等人將Cu摻雜在CdSe CQW中，獲得了高達97%的PLQY，并實現了高性能的發光太陽能收集器88。目前，Ag離子等貴金屬離子同樣也已被證實可以摻雜在CQW中54。將雜質摻雜型CQW作為LED的發光層時，與基于非摻雜CQW的LED相比，器件的效率、亮度、壽命等都可以大幅度提升，并且可以實現雙色可調的光譜。因此，摻雜型CQW同樣可以作為實現高性能LED的發光材料。

在制備CQW-LED時，和其它納米晶材料類似，CQW中的配體數量對器件性能至關重要，因為其具有兩重作用：(1)需要大量的配體對CQW的表面進行鈍化以消除表面缺陷，從而獲得高PLQY和高穩定性的CQW；(2)過量的配體將會形成絕緣層，抑制電荷注入，從而降低器件性能89-93。因此，如何控制CQW的配體濃度，將會直接影響器件性能。目前，主要的配體調控方法包括：(1)采用有效的溶劑清洗發光材料的配體，例如采用正己烷/乙酸乙酯混合溶劑取代常規的丙酮溶劑，LED的EQE可以提升20倍89；(2)采用短配體取代長配體，例如使用氨基乙硫醇取代十八烷基膦酸來控制配體數量，可以同時提升LED的亮度、效率與壽命12。圖1f為典型CQW的透射電子顯微鏡(transmission electron microscope，TEM)圖。

2.2 器件結構

為了實現高性能的CQW-LED，除開需要合理的選取CQW發光材料外，器件結構的設計同樣至關重要。特別地，器件工程學的優化已經被證實是一種獲得高性能的可行方法，這是因為電荷注入、電荷傳輸、電荷積累、電荷泄露、電荷平衡、激子生成、激子擴散、激子復合、激子輻射與非輻射等都與器件結構密切相關94-100。

與OLED和QLED類似，如果根據器件出光面劃分來分，CQW-LED可分為底發射型、頂發射型以及透明型(雙端發射型)，其結構如圖2所示101-108。底發射器件是指CQW-LED的出光面位于襯底一側，其與襯底相鄰的電極通常為透明的電極(如ITO、FTO或者超薄金屬等)，其陰極則用不透明的金屬(如Al、Ag、Au、Cu等)。因此，CQW-LED發光層產生的光線會通過透明的電極與透明襯底(如玻璃)發射出去，如圖2a所示。對于頂發射CQWLED，其出光面位于頂電極一側。在這種發光方式中，由于光線是往上發射出去的，因此可以制作在不透明的襯底上(如Si襯底)。如果采用透明襯底時，頂發射CQW-LED中與襯底相鄰的電極通常為不透明的金屬電極，而陰極則用透明材料(如較薄的Al、Ag、Au、Cu等)。因此，CQW-LED發光層產生的光線會通過透明的頂電極發射出去，如圖2b所示。對于透明CQW-LED，由于兩個電極都采用透明導電材料，發光層中產生的光線可以從頂電極與底電極同時射出，如圖2c所示。當電源關閉時，透明CQW-LED的透明度主要由襯底等材料的透明度決定。需要指出的是，目前CQW-LED的研究主要集中于底發射型器件，對頂發射型與透明型器件很少涉及。

圖2 CQW-LED的器件結構，CIL代表電荷注入層，CTL代表電荷傳輸層；(a)底發射型器件結構，(b)頂發射型器件結構，(c)透明型器件結構Fig.2 Device structures of CQW-LED, CIL is charge injection layer, CTL is charge transport layer;(a) bottom-emitting CQW-LED, (b) top-emitting CQW-LED, (c) transparent CQW-LED.

另外一種將器件結構劃分的方式主要是根據電極與襯底的位置關系109-115，可以將CQW-LED器件結構分為正置結構和倒置結構。如果陽極與襯底直接相鄰，該結構常被稱為正置結構。如果陰極與襯底直接相鄰，該結構常被稱為倒置結構。無論是正置還是倒置器件結構，其工作機制類似，通過合理的設計，都可以用來有效地實現高性能的CQW-LED。

2.3 發光機理

通過揭示CQW-LED的發光機理，有益于進一步提高器件性能。與其它基于薄膜的LED類似，CQW-LED的電致發光過程可可以大致分為4個階段116-123：(1)電荷注入，(2)電荷傳輸，(3)激子生成，(4)激子輻射。連接電源后，電子和空穴分別從陰極和陽極注入到電子注入層與空穴注入層。隨后，電子和空穴分別通過電子傳輸層和空穴傳輸層到達發光層。當電子和空穴在發光層中相遇時，會產生激子，而激子通過輻射復合實現發光。不難發現，CQW-LED發光過程主要受到電荷與激子動力學的影響，因此如何調控中電荷與激子的分布將直接影響器件性能。

為了提高電荷的注入與傳輸，常見的方法包括124-128：(1)采用p型摻雜或者n型摻雜來提高空穴或者電子的注入，(2)選取具有高遷移率的材料作為電荷傳輸層，(3)通過減少不同層與層之間的能級勢壘提高電荷傳輸(如采用階梯式的雙空穴傳輸層取代單層空穴傳輸層)。另一方面，通過提高激子的輻射躍遷與降低無輻射躍遷是獲得高性能器件的關鍵。其中常見的提高激子利用率的方法包括129-135：(1)增加電荷平衡，比如通過采用具有空穴遷移率與電子遷移率相同的電荷傳輸材料，使到達發光層的空穴數量與電子數量相等；(2)減少界面電荷積累，避免發生電荷-激子猝滅；(3)拓寬激子復合區域，比如在選取合適的有機材料或者量子點作為主體，將CQW作為客體共同制備發光層。尤其是電荷不平衡會直接影響器件的效率與壽命，并且多余的電子或者空穴容易導致CQW帶電而進一步損害器件性能137-139。因此，理解CQW-LED的發光機理是保證高性能器件的必要條件。

3 CQW-LED的實現方法

根據使用發光材料的不同，目前已經報道的CQW-LED可分為以下5類。(1)基于單核型的CQWLED，即發光層由單核型的CQW構成。此類型CQW-LED可以用來制備一些結構簡單的器件，但是受限于CQW的低PLQY，器件的效率一般較低。(2)基于核/冠型的CQW-LED，即發光層由核/冠型CQW構成。此類型CQW-LED可以用來實現高性能器件，但是核/冠型CQW容易產生堆疊效應，因此需謹慎處理發光層的制備工藝。(3)基于核/殼型的CQW-LED，即發光層由核/殼型CQW構成。由于熱注入生長殼層技術的突破140，目前高效率的CQW-LED都是由此類型器件實現。(4)基于復雜異質結的CQW-LED，即發光層由更為復雜的CQW (如核/冠/殼型CQW)構成。此類型CQW-LED可以大幅度拓寬波長范圍，滿足不同的應用場景。(5)基于雜質摻雜型的CQW-LED，即發光層由摻入Mn、Cu、Ag、Yb等雜質金屬離子的CQW構成。此類型CQW-LED可以通過雜質的額外作用，進一步改善器件性能。在接下來的章節中，我們將從材料選取、設計策略、器件結構、器件性能、工作機理以及發光過程等多個角度闡述這五類器件的特色和區別。

3.1 基于單核型的CQW-LED

Vitukhnovsky等人首次報道了基于單核型的CQW-LED141。為了能夠實現電致發光，他們采用了3種設計策略：(1)單核型CQW的半高寬往往較窄，因而器件有望實現優異的色純度。(2)根據單核型CdSe CQW的厚度變化(圖3a)，其PL光譜波峰可以在460-570 nm內取值，因而可以實現短波長發光的LED。(3)借助于有機-無機雜化器件結構(圖3b)：氧化銦錫(ITO)/聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸) (PEDOT:PSS)/N,N’-二苯基-N,N’-二(3-甲基苯基)-1,1’-聯苯-4,4’-二胺(TPD)/CQW/3-(聯苯-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑(TAZ)/Al，保證器件的工作。對于該CQW-LED，器件存在兩種發光機理：激子從相鄰的有機給體分子向CQW的能量轉移以及在CQW上產生的直接電荷注入。最終，CQW-LED實現了啟亮電壓為5.5 V以及波長為515 nm的綠光。然而值得注意的是，該CQW-LED的效率和亮度等參數都未提及，可能的原因是器件性能較低。

圖3 (a) CdSe CQW的厚度d與水平尺寸a、b的分布，插圖為CQW的TEM圖141；(b) CQW-LED的器件結構141；(c) CQW-LED的電致發光光譜與CQW薄膜的光致發光光譜，插圖為器件工作時的照片52；(d)器件CIE坐標在色空間的位置52Fig.3 (a) Distributions of thickness (d) and lateral sizes (a and b) of CdSe CQWs obtained from TEM, inset represents the TEM-image of CdSe CQWs 141; (b) device structures of CQW-LED 141; (c) the EL spectrum of CQW-LED and the PL spectrum of CdSe CQW film, inset: a photograph of a CQW-LED under bias 52; (d) the CIE 1931 coordinates of CQW-LED in the color space 52.

隨后，劉佰全等人采用倒置結構：ITO/氧化鋅(ZnO)/CQW/4,4’-二(9-咔唑)聯苯(CBP)/氧化鉬(MoO3)/Al，進一步提升了基于單核型CQW-LED的性能52。該器件的最大EQE為0.016%，最大功率效率(power efficiency，PE)為0.040 lm·W-1，最大亮度為210 cd·m-2，為當時倒置型綠光CQW-LED的最高的值。此外，器件的電致發光光譜的半高寬僅為12 nm (圖3c)，展現了優異的色純度。這種極窄的發射可以歸因于CQW原子級別的固定垂直厚度而產生的一維量子限域效應。如圖3d所示，器件的CIE 1931坐標為(0.103，0.797)，因而色域可以覆蓋CIE 1931顏色空間中Rec.2020標準的104%，為最純的綠光。如果按照美國國家電視標準委員會(NTSC)標準計算，該器件的色域則高達123%。

另外一種單核型CQW-LED主要采用單核型合金CQW作為發光層，可以有效調節發光波長，從而解決CQW無法產生連續光譜的問題(受限于嚴格依賴于原子層厚度的而導致的分離波長)。Sargent等人通過將CdS在CdSe CQW上合金化形成CdSe1-xSx，從而在原子尺度的厚度控制下實現光譜的調節，最終獲得了481-513 nm的藍綠光光致發光光譜70。借助于倒置器件結構：ITO/ZnO/CdSe1-xSxCQW/CBP/MoO3/Ag，實現了電致發光光譜半高寬為12.5 nm的CQW-LED，如圖4所示。此外，器件的最大亮度為～90 cd·m-2，并且啟亮電壓很低(2.1 V)。通過改變CdSe1-xSx中x的比例，可以實現器件的電致發光光譜在496-520 nm范圍內調節。

圖4 CQW-LED器件性能圖：(a)電流密度-電壓曲線，插圖為器件工作時的照片，(b)亮度-電壓曲線，(c)亮度-電流密度曲線，(d)電致發光光譜70Fig.4 CQW-LED device performance characteristics: (a) current density-voltage, inset is a photograph of device and its electroluminescence, (b) luminance-voltage, (c) luminance-current density, (d) EL spectrum of 1 : 0 CQW (blue),3 : 1 CQW (red), and 1 : 1 CQW (black) 70.

3.2 基于核/冠型的CQW-LED

如上所述，CQW較難產生連續發光波長，并且基于單核型的CQW-LED性能往往較低。因此，為了提升CQW-LED的性能，研究者們逐漸采用具有異質結結構的CQW作為發光層制備LED。其中一種解決方法就是通過能帶對齊工程學調控發光顏色以及提升器件性能。與電子波函數和空穴波函數被限制在相同位置的I型(type I)異質結構的CQW不同，具有II型(type II)能帶的CQW (即電子與空穴在空間上被分隔開)能夠產生不同顏色的光，通過管理核層和冠層材料的能級位置來實現可見光到近紅外光142。除此之外，II型CQW可以降低吸收譜和發射譜的重疊以及具有高PLQY，因此非常適合用于LED。

2018年，劉佰全等人采用具有II型能級結構的核/冠型CdSe/CdSe0.8Te0.2CQW作為發光層，并結合高效的雙空穴傳輸層，制備出高性能橙紅光LED143。優化后的器件結構為ITO/ZnO/CQW/4,4’,4’-三(咔唑-9-基)三苯(TCTA)/TPD/MoO3/Al，其中TCTA/TPD作為雙空穴傳輸層，用以取代傳統的單層CBP空穴傳輸層，如圖5所示。為了獲得高性能器件，他們主要采用了4種設計策略：(1)所使用的CQW的PLQY高達85%，為當時CQW-LED中最高效率的發光材料，有助于實現高效率；(2)對于具有雙空穴傳輸層TCTA/TPD的器件，當空穴與電子相遇時，可以形成更多的激子，這是因為TCTA是空穴型材料，且具有更高的LUMO能級，可以有效將電子限制在CQW發光層中；(3)基于TCTA/TPD的CQW-LED可以注入更多的空穴，這是因為TCTA/TPD具有階梯式的HOMO能級，可以降低界面空穴勢壘，從而可以實現更好的電荷平衡(ZnO的高電子遷移率以及CQW和ZnO界面間的低LUMO能級勢壘，電子很容易被注入到CQW)；(4)雙空穴傳輸層有助于保持CQW的電荷中性并保持良好的發光特性。因此，最終CQW-LED實現了極低的啟亮電壓(1.9 V)、高亮度(34520 cd·m-2)、高EQE (3.57%)、以及高PE(9.44 lm·W-1)。

圖5 (a)基于II型CQW的器件結構，(b)空穴傳輸材料的化學分子結構，(c)器件的能級示意圖143Fig.5 (a) The schematic structure of LEDs based on type II CQWs, (b) the chemical structure of hole transport materials, (c) the proposed energy levels of the LEDs based on type II CQWs 143.

由于受到垂直方向厚度的嚴格限制，CQW只能產生出分散的波長。例如，5層單原子層的CdSe CQW產生～550 nm的波長，4層單原子層的CdSe CQW產生～515 nm的波長，而3層單原子層的CdSe CQW產生～460 nm的波長。因此，為了克服基于單核型藍光CQW波長不易調節與低效率的問題，研究者們嘗試采用核/冠型CQW實現藍光。最近，Izmer等人借助于核/冠型CdSe1-xSx/CdS CQW，提升了藍光CQW的PLQY，并以此制備出藍光LED144。器件結構為：ITO/PEDOT:PSS/聚(9-乙烯咔唑)(PVK)/CQW/ZnO/Al，如圖6a所示。由于使用核/冠型結構，CdSe1-xSx/CdS的PLQY高達60%，遠超之前文獻中單核型藍光CQW的效率。并且，CdSe1-xSx/CdS的發光波長可以覆蓋462-487 nm的藍光區域。因此，最終實現了最大亮度為12 cd·m-2、CIE色坐標為(0.23，0.14)的藍光CQW-LED (圖6b)。

除開能夠實現紅光與藍光外，核/冠型CQW也可以用來產生綠光。最近，南方科技大學孫小衛教授等人報道了基于核/冠型CQW的高性能綠光LED145,146。首先，他們采用4層單原子層CdSe/CdS核冠型CQW作為發光層，并在電子傳輸層ZnO與發光層CQW摻入超薄的～3 nm PVP阻擋過多電子的注入(優化后的器件結構為：ITO/ZnO/PVP/CQW/CBP/MoO3/Al)，最終CQW-LED實現了電致發光光譜半高寬為15 nm、波長為521 nm、最大亮度為4684 cd·m-2、EQE為0.416%，色域可達124.7%的NTSC標準的超純綠光145。進一步地，他們設計了無堆疊效應的4層單原子層CdSe/CdS核/冠型CQW作為發光層，抑制了非輻射的能量轉移，同樣獲得了半高寬為15 nm、波長為521.5 nm純綠光LED (圖6c，d)146。此外，器件的啟亮電壓為2.1 V、最大亮度為22400 cd·m-2，EQE為2.16%，遠高于具有堆疊效應的CQW-LED效率(EQE為0.34%)。

圖6 (a) CQW-LED的器件結構144，(b) CQW-LED的電致發光光譜，插圖為器件工作時的照片144，(c) CQW溶液、薄膜光致發光光譜與器件電致發光光譜146，(d) CQW-LED發光照片146Fig.6 (a) Schematic representation of CQW-LED architecture 144, (b) electroluminescence spectra of CQW-LEDs with the inset showing an image of the fabricated LEDs 144, (c) spectrum comparison of CQW solution, thin film, and LED 146,(d) photograph of the emitting CQW-LED 146.

3.3 基于核/殼型的CQW-LED

與膠體量子點的核/殼型結構類似，CQW的核/殼型結構也可以有效提升PLQY147-149。并且，除開采用合金化核層或者殼層的方法外，也可以通過改變殼層的厚度調節核/殼型CQW的發光峰。因此，核/殼型CQW得到了科學家們的廣泛關注。實際上，現有報道的CQW-LED大部分都是采用核/殼型CQW作為發光層150-153。

2014年，Dubertret等人采用CdSe/CdZnS核/殼CQW作為發光層41，獲得的CQW-LED的最大EQE為0.63%，亮度為4499 cd·m-2。器件結構為ITO/PEDOT:PSS/PVK或PTPD/CQW/ZnO/Al，如圖7所示。為了提高CQW-LED的性能，他們采用了兩種設計策略：(1)將已合成的CQW長鏈配體(如油酸)交換為短鏈配體(如3-巰基丙酸)，這可以大大改善電荷注入。例如，最大EQE和亮度分別提高了～2倍和～3倍。(2)將空穴遷移率較低的PVK空穴傳輸層(～10-7-10-6cm2·V-1·s-1)替換為高空穴遷移率為～10-5cm2·V-1·s-1的PTPD，驅動電壓大大降低。例如，啟亮電壓從4.7 V降低到2 V。特別是，在不同的電壓下，CQW-LED的光譜半高寬很窄(25-30 nm)，并不會隨器件結構或CQW配體的選擇而改變。因此，這些突破性的發現表明CQW材料可以有望實現高效率、高亮度、高色純度的LED。

圖7 (a)右圖：CQW-LED的器件結構，左圖：器件結構的掃描電子顯微鏡圖；(b)空穴傳輸材料的化學結構；(c) CQW薄膜的原子力顯微鏡圖；(d) CQW-LED能級41Fig.7 (a) Right: the CQW-LED device architecture, left: cross-sectional scanning electron microscopy for device architecture; (b) the chemical structure for hole transport materials; (c) atomic force microscopy (AFM) for the thin film of CQWs; (d) the energy levels 41.

在隨后的幾年時間里，基于核/殼型的CQWLED的性能不斷得到提高。例如，2018年，Giovanella等人報道了采用核/殼型CdSe/CdZnS制備出紅色CQW-LED，其EQE達到8.39%154。但是由于CQW的殼層主要由膠體原子層沉積法生長，基于此類核/殼型的CQW-LED性能仍然無法與先進的OLED、QLED、鈣鈦礦LED等相媲美。因此，在2020年之前，CQW-LED的EQE一直無法突破10%的瓶頸。隨著熱注入生長殼層法的突破，有關CQW-LED的研究又重新進入新的熱潮。

2020年，劉佰全等人通過系統性地理解CQW的形貌學、材料成分學以及器件工程學，使用基于熱注入生長殼層法的核/殼型CdSe/Cd0.25Zn0.75S制備出最大EQE為19.2%的CQW-LED器件，并獲得了23490 cd·m-2的高亮度、極飽和紅色的CIE坐標(0.715，0.283)，以及穩定的光譜53。如圖8所示，器件結構為ITO/ZnO/CQW/CBP/MoO3/Al，通過改變殼層中Cd與Zn的材料比例，在CdSe/Cd0.25Zn0.75S發光層與電荷傳輸層之間形成歐姆接觸(圖8a)，從而有效提升電荷注入與平衡。并且，他們對比了膠體原子層沉積法與熱注入法生長殼層，發現熱注入生長殼層法可以大幅度提高器件效率(圖8c)。其中，采用熱注入生長殼層法的CdSe/Cd0.25Zn0.75S在溶液里具有近100%的PLQY，即使清洗多次以后在空氣中形成的薄膜PLQY仍然高達75% (圖8d)。因此，CQW的非輻射復合得到了有效抑制。值得注意的是，熱注入生長殼層法還可以提高CQW的薄膜質量(比如減少薄膜表面粗糙度)，并提高穩定性(比如將CQW儲存1年后制備CQW-LED，器件的EQE仍可以高達16%)。該項研究結果表明，CQW使高性能LED的實現成為可能，這有望為未來基于CQW的顯示和照明技術提供參考。

圖8 (a) CQW-LED能帶結構示意圖，(b)具有不同殼層成分的CQW-LED在100 cd·m-2下的電致發光光譜，(c)具有不同殼層成分的CQW-LED的EQE，(d) CdSe/Cd0.25Zn0.75S的PLQY在不同條件下的變化，(e)含CdSe/Cd0.25Zn0.75S 的CQWLED的EQE直方圖。(f)含CdSe/Cd0.25Zn0.75S的CQW-LED的電流密度和亮度53Fig.8 (a) Schematic flat-band energy diagram of CQW-LEDs, (b) electroluminescence spectra of CQW-LEDs with varying shell composition at 100 cd·m-2, (c) EQE of CQW-LEDs with varying shell composition, (d) evolution of the PLQY of CdSe/Cd0.25Zn0.75S CQWs, (e) EQE histogram of the CdSe/Cd0.25Zn0.75S CQW-LEDs, (f) current density and luminance of CdSe/Cd0.25Zn0.75S CQW-LEDs 53.

基于同樣的策略，Altintas和劉佰全等人實現了首個黃光CQW-LED155。器件的波長為584 nm，啟亮電壓為2.4 V，EQE為5.5%。此外，器件的電流效率達到18.2 cd·A-1，PE為14.8 lm·W-1，最大亮度為46900 cd·m-2，這些數值都為當時CQW-LED的最高值。因此不難看出，采用熱注入生長殼層法的核/殼型CQW可以用來實現不同光色的高性能LED。

3.4 基于復雜異質結的CQW-LED

盡管對于單核型CdSe CQW，可以直接合成2-7單層原子層調節波長，而超過7層單原子層以后，想要保證材料純度的話，只能采用膠體原子層沉積法。但是該方法往往導致較低的PLQY，甚至會猝滅某些發射光譜。此外，核/冠型CQW由于只是在水平方向生長寬帶隙的冠結構，因此材料的發光峰并不會隨冠層生長而變化，但是PLQY可以大幅度提高。另一方面，核/殼型CQW中殼層可以保證高PLQY以及調節光譜。因此，為了進一步提高CQW的光電性能，科研工作者們通過改善合成方法，實現結構更為復雜的異質結CQW，如核/冠/殼型CQW、核/冠/多殼型CQW、核/多冠型CQW等。借助于這些結構，可以進一步調節CQW光譜與PLQY。

最近，Shabani等人合成了具有復雜異質結的核/冠/殼/殼型(CdSe/CdS)@(CdS/CdZnS) CQW作為發光層，制備出高性能LED，如圖9所示156。其中，內殼層由膠體原子層沉積法制備，外殼層由熱注入生長殼層法制備。為了克服熱注入生長殼層法的問題(如采用CdSe作為種子)，他們采用足夠厚且鈍化的CdSe/CdS CQW作為種子，然后生長內殼層。最終，通過最后一步的熱注入生長殼層法，獲得了具有優異光學性質的厚CQW，比如其PLQY高達88%，因而有望實現高性能LED。CQWLED的器件結構為ITO/PEDOT:PSS/P-TPD/PVK/CQW/ZnO/Al，如圖9a，b所示。器件實現了發光峰為701 nm的深紅光，半高寬為26 nm (圖9c)。器件的最大亮度為1300 cd·m-2(圖9d)，最大PE為21.3 lm·W-1，最大EQE為6.8% (圖9e)，可以與在該波段的其它類型LED的效率相媲美。

圖9 (a) CQW-LED器件結構與能級示意圖，(b)器件的橫截面掃描電子顯微鏡圖，(c) 8 V時的電致發光光譜，(d)電流密度與亮度隨電壓的變化，(e) EQE隨電壓的變化156Fig.9 (a) CQW-LED device structure and flat band energy level diagram, (b) cross-sectional scanning electron microscopy image of the device, (c) electroluminescence spectrum at an applied bias of 8 V,(d) current density and luminance versus voltage, (e) EQE versus driving voltage 156.

3.5 基于雜質摻雜型的CQW-LED

為了使納米晶獲得新的光學、電學、磁學、催化等性質，科學家們發現對納米晶進行雜質摻雜是一種非常有效的策略。一般而言，雜質摻雜技術就是將雜質原子或元素的離子(如過渡金屬、堿金屬、稀有金屬、鑭系金屬等)嵌入半導體晶格當中的一個過程，可以產生更多的電荷(如p型摻雜引入空穴，n型摻雜引入電子)。此外，雜質可以帶來額外的能級態，從而可以通過改變雜質位置、摻雜中心、雜質類型等調節光譜。因此，雜質摻雜技術可以大大拓寬納米晶在微電子與光電子領域的應用。

對于CQW而言，無論是普通金屬雜質還是貴金屬雜質都有望提升其光電性能。目前，文獻上報道的CQW雜質摻雜劑主要有Mn、Cu、Ag等。通過使用這些摻雜劑，在獲得CQW本身特性的基礎上，還可以得到額外的摻雜劑的特性，并有望改善CQW的性能。因此，基于雜質摻雜型的CQW-LED有望實現一些新的現象。值得注意的是，目前有關貴金屬雜質摻雜的納米晶研究仍然相對較少，還有很多的重要性質都未報道。考慮到貴金屬摻雜劑有一些獨特的特性(如高催化活性與選擇性、室溫下強擴散性、巨大的光學窗口等)，因此貴金屬摻雜納米晶的性質急需挖掘。通過對CQW進行貴金屬雜質摻雜，可以為理解貴金屬雜質摻雜納米晶提供一種新的思路。

最近，劉佰全等人報道了基于貴金屬雜質摻雜的CQW的電致發光現象54。通過將Ag摻入CdSe CQW中，獲得了雙色發光體，并以此制備LED。器件結構為ITO/ZnO/CQW/空穴傳輸層/MoO3/Al，其中空穴傳輸層分別為CBP (器件DCBP)、4,4’-環己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺] (TAPC，器件DTAPC)、4,4’,4’-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA，器件Dm-MTDATA)。Ag雜質摻雜濃度為0.8%時，CQW-LED的最大亮度為1339 cd·m-2，不僅為具有雜質光譜的納米晶LED的最高值，同時也為基于單核型CQW-LED的最高值。通過理解能帶工程學，他們證實了管理激子復合是一種簡單且有效的調節電致發光光譜的策略，如圖10所示。由于空穴傳輸層的HOMO能級(CBP為5.9 eV (圖10a)，TAPC為5.4 eV (圖10c)，m-MTDATA為5.1 eV (圖10e))與Ag雜質能級的位置關系不同，在Ag雜質上復合的激子的能量隨之不同。因此，在只改變空穴傳輸層的條件下，CQWLED中雜質的發光峰可以從橙紅色的606 nm (圖10b)調節到近紅外的761 nm (圖10f)。在此基礎上，他們還制備了有機/無機雜化白光CQW-LED，顯色指數為82，達到室內照明的要求157-160。需要指出的是，目前基于雜質摻雜型的CQW-LED只報道了在單核型CQW上的雜質摻雜，而核/冠型、核/殼型等異質結CQW的雜質摻雜器件還未報道，因此有關此類型CQW-LED的一些特性仍然有待發掘。

圖10 可調節電致發光光譜的根源：(a)器件DCBP的工作示意圖，(b)器件DCBP在不同電壓下的電致發光光譜，(c)器件DTAPC的工作示意圖，(d)器件DTAPC在不同電壓下的電致發光光譜，(e)器件Dm-MTDATA的工作示意圖，(f)器件Dm-MTDATA在不同電壓下的電致發光光譜54Fig.10 Origin of the tunable electroluminescence emissions: (a) schematic working mechanism of Device DCBP,(b) electroluminescence spectra of Device DCBP at various voltages, (c) schematic working mechanism of Device DTAPC,(d) electroluminescence spectra of Device DTAPC at various voltages, (e) schematic working mechanism of Device Dm-MTDATA, (f) electroluminescence spectra of Device Dm-MTDATA at various voltages 54.

4 CQW-LED的集成應用

對于微電子與光電子應用而言，器件的集成至關重要。通過將LED與其它半導體器件(如薄膜晶體管、傳感器、探測器等)的集成，可以實現一些先進的新技術。比如對于顯示產品而言，需要將LED與薄膜晶體管、電路驅動等集成，才能實現有源矩陣顯示161-164。隨著CQW的合成方法、材料特性、薄膜處理工藝等不斷得到提升，CQW-LED有望應用于更為復雜的集成系統。目前，文獻上也已經報道了一些有關CQW-LED的集成應用，比如可用于類LiFi的CQW-LED、柔性CQW-LED等。

4.1 可用于類LiFi通信的CQW-LED

對于基于納米晶的半導體器件而言，不同類型的器件往往都是相互獨立進行研究。伴隨的各項技術的不斷成熟，研究者們希望可以將不同類型的納米晶半導體器件進行集成。其中，對于LiFi技術而言，可以由可見光LED與相應的探測器集成。因此，考慮到CQW已經能夠實現相應波長的可見光，CQW-LED的一個重要集成應用就是用于LiFi通信。

Lhuillier等人報道了基于CQW-LED的類LiFi通信集成165。首先，他們采用了CdSe/CdZnS核/殼型CQW作為發光層，制備出了高性能的紅光CQW-LED。器件結構為ITO/PEDOT:PSS/poly-TPD/PVK/CQW/ZnO/Ag。器件的啟亮電壓低至1.63 V，最大EQE為5.15%，最大亮度達到35000 cd·m-2。在此基礎上，他們設計了發光區域為56 mm2的大面積CQW-LED (圖11a)，并將它與探測器集成，從而實現類LiFi通信(圖11b)。在此集成中，CQW-LED在充當照明光源的同時，也用來將通信信號傳輸給基于PbS量子點太陽能的寬帶光電探測器。一方面，他們研究了該集成系統的光源與探測器距離對信號接收的影響(圖11c)，發現在長達1.5 m的距離下，光電流與暗電流比值都可以大于1。另一方面，他們研究了亮度與信號調制幅度的關系(圖11d)，發現在照明相關亮度5000 cd·m-2時，可以將信號調制低至25%時，仍然保持光電流與暗電流比值大于1，從而實現了高性能的集成應用。

圖11 (a) CQW-LED工作時的照片，(b) LiFi通信裝置的示意圖，(c)光電流與暗電流比值隨探測距離的變化，(d)光電流與暗電流比值隨LED亮度和信號調制變化165Fig.11 (a) Picture of the large CQW-LED under operation, (b) scheme of the developed communication setup,(c) photocurrent and photocurrent to dark current ratio as a function of the LED to detector distance, (d) photocurrent to dark current ratio as a function of the luminance of the LED and as a function of the signal modulation 165.

4.2 柔性CQW-LED

近年來，柔性電子得到快速發展。其中，對于柔性顯示而言，柔性OLED、柔性QLED等技術已經逐漸進入商業化的市場。相比而言，柔性CQWLED仍然處于起步階段。通過借鑒其它柔性LED的發展經驗，為了實現高性能柔性CQW-LED，需要從柔性襯底、柔性器件、柔性封裝、柔性光取出等方面改善166-168。在此基礎上，則有望實現有源矩陣柔性CQW-LED技術。此外，高性能的柔性CQW-LED也有望在新興的可穿戴顯示領域占據一席之地。

最近，劉佰全等人探索了柔性CQW-LED的制備54。通過采用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯底取代傳統的玻璃襯底，柔性雙色光CQW-LED的器件結構為PET/ITO/ZnO/Ag摻雜的CdSe CQW/CBP/MoO3/Al。如圖12a所示，器件的最大EQE為0.086%，最大電流效率為0.173 cd·A-1，都高于基于傳統玻璃襯底的CQW-LED。這是因為PET的折射率1.6，大于玻璃的折射率1.5，從而可以提升柔性CQW-LED的外部襯底模式的光耦合取出。由此不難看出，采用柔性襯底將是一種有效提高CQW-LED效率的策略。但是值得注意的是，在制備柔性器件時，更容易產生焦耳熱以及層與層之間的接觸問題，導致器件的亮度下降。例如，該柔性CQWLED的最大亮度為515 cd·m-2(圖12b)，低于基于傳統玻璃襯底的CQW-LED。在此基礎上，他們同樣制備了柔性白光CQW-LED (圖12c)，器件的最大亮度為71 cd·m-2(圖12d)。這些結果證實了CQWLED同樣可以有望應用于柔性電子領域。

圖12 (a)柔性雙色光CQW-LED的EQE與電流效率，插圖器件工作時的照片；(b)柔性雙色光CQW-LED的電流密度與亮度；(c)柔性白光CQW-LED的照片，可以清晰的看到白光的產生；(d)柔性白光CQW-LED的電流密度與亮度54Fig.12 (a) EQE and current efficiency (CE) of the dual-color flexible CQW-LED, inset: photograph of the device under bias; (b) current density and luminance of the dual-color flexible CQW-LED;(c) photograph of the flexible white CQW-LED, in which white emission can be clearly observed;(d) current density and luminance of the flexible white CQW-LED 54.

5 CQW-LED面臨的挑戰

CQW作為一種新型的光電材料，表現出許多優點，并有望制備高性能LED。在過去的8年里，CQW-LED的性能也逐步得到了提升。為了實現更高的性能，目前CQW-LED還面臨著很多挑戰，主要還存在效率、壽命、器件工程學、發光顏色等問題有待進一步的解決。

5.1 效率

在效率方面，CQW-LED的EQE還未達到20%的理論極限(假設光耦合系數為0.2)。尤其對于綠光和藍光CQW-LED，其效率提升的空間較大。此外，CQW-LED的電流效率與PE也遠遠落后于成熟的OLED、QLED等169-172。例如，綠光OLED的PE可以高達近300 lm·W-1173，而CQW-LED目前最大PE不足30 lm·W-1。此外，CQW-LED的效率滾降現象也比較嚴重，在高亮度下的效率衰減較快，影響實際使用。

為了解決CQW-LED的效率問題，需要從改善CQW的合成方法、理解CQW的成膜機制、調控器件的電荷與激子分布、引入光耦合取出技術等方面入手174-178。通過選取高PLQY的CQW，將其制備高平整度的CQW發光薄膜，盡可能的保證器件的電荷平衡性，提高激子的輻射復合效率，并借助于光取出技術減少光學損失(如采用微透鏡、散射層、形狀化基板、噴砂處理等)，從而有望實現高效率的CQW-LED。因此，為了獲得高效率，需要對材料、器件、工藝等多維度進行深入探索、協同優化。

5.2 壽命

在實際產品中，壽命是最為重要的因素之一，但是對CQW-LED的壽命報道仍微乎其微。目前，CQW-LED的最長壽命在100 cd·m-2只有3100 h165，遠低于商用化標準要求。例如，當CQW-LED在顯示領域使用時，要求其壽命在亮度100 cd·m-2下至少要大于100000 h，而在照明領域使用時，要求其壽命在亮度1000 cd·m-2下至少要大于10000 h179。

為了攻克CQW-LED的壽命難題，可以采取的方法包括：(1)合成高穩定性的CQW，比如熱注入生長殼層法合成的CQW往往比膠體原子層沉積法具有更好的穩定性；(2)選取高穩定性的電荷傳輸層，例如TCTA的穩定性優于常用的空穴傳輸層CBP，而無機傳輸材料的穩定性常常優于有機材料；(3)優化功能層與發光層之間的界面180-182，例如降低界面能級勢壘以避免電荷積累，達到減少界面焦耳熱和俄歇復合的效果；(4)提升封裝效果，因為有效的封裝能使有機材料、CQW隔絕外界水氧的影響，提高器件壽命，尤其是柔性封裝是柔性CQW-LED至關重要的一環；(5)創新器件結構，例如串聯結構不僅有助于提高效率，而且可以成倍提升器件壽命183-185，但是需要指出的是，目前還沒有串聯CQW-LED的報道。

5.3 器件工程學

與其它類型半導體器件一樣，CQW-LED的器件工程學對性能有很大影響186-196，但是目前CQW-LED的器件結構仍然不夠豐富。例如，目前已有的CQW-LED基本上都是底發射結構，還沒有頂發射結構和透明結構的報道。其次，微腔器件結構可以有效調節光色以及提升效率197，但是目前仍然沒有微腔CQW-LED的報道。因此，探索新型的器件結構將有助于更深刻的理解CQW-LED工作機制，為進一步提高器件性能奠定基礎。

此外，對于CQW-LED而言，其電荷傳輸層的多樣性目前仍然有限。例如到目前為止，還沒有報道過采用全無機電荷傳輸層的CQW-LED，即器件的空穴傳輸層與電子傳輸層都采用無機材料制備。并且，多層器件結構往往更容易調控電荷的傳輸與平衡，但是很少有多層器件結構的CQW-LED研究。另一方面，印刷型光電器件近年來逐漸得到廣泛的研究，但是印刷型CQW-LED仍還未報道。因此，CQW-LED的許多性質仍然有待發掘，這表明對CQW-LED的探索需要迫切的努力。

5.4 發光顏色

雖然CQW表現出優異的色純度，但是CQWLED的發光顏色不夠齊全，其波長范圍主要集中在460-800 nm。對于全彩顯示和照明技術而言，紅綠藍三基色至關重要，但是還沒有深藍色CQWLED的報道，這是因為深藍光CQW所需的厚度非常薄，容易產生大量缺陷。此外，到目前為止，還沒有紫外CQW-LED的研究，并且CQW-LED的最長波長的發光峰未超過800 nm。這其中主要的原因就是CQW的發射波長可調性不足，只有幾個分離波長的CQW可用。因此，為了使CQW-LED能更好的滿足實際需求，急需進一步改善CQW的合成方法來調節發光顏色。

6 總結與展望

經過近8年眾多科研工作者們的研究，CQWLED的各方面性能都得到了巨大的進步，如表2所示。進一步地，通過借助其他類型LED (如OLED、QLED等)的知識，有助于實現更高性能的CQWLED。這是因為CQW-LED的器件結構、發光機制、制備工藝等都與其他類型的LED相似。器件性能進一步提升的難點在于克服材料合成方法、界面能級勢壘、器件結構等問題。因此，盡管CQW-LED的發展仍然落后于最先進的OLED和QLED等。但在可預見的未來，CQW-LED性能可以與其它類型LED相媲美。

表2 具有代表性的CQW-LED的性能總結Table 2 Summarized performances for representative CQW-LEDs.

隨著全球越來越多的大學和研究機構開始涉足CQW領域，有理由相信CQW-LED的應用基礎研究和工藝研發會取得進一步的發展。并且, 隨著對CQW-LED工作機制的理解不斷增強，相關器件物理模型和模擬軟件(如Silvaco等)也不斷得到應用，這將更進一步促進CQW-LED的發展。最近，我們研究團隊在實驗室成功點亮了有源矩陣CQW-LED (AMCQW-LED)，通過將薄膜晶體管與CQW-LED的集成，有望為CQW-LED顯示技術的發展鋪平道路。此外，2022年1月在廣州召開的全國光電、能源與新材料會議上，各大廠商和各大高校(如浙江大學、復旦大學、中山大學等)對柔性顯示、柔性照明、印刷型光電器件展示出了濃厚的興趣。因此從中不難看出，發展柔性CQW-LED與印刷型CQW-LED有望成為未來CQW-LED技術的一個重大突破口。

相信通過新CQW材料的合成、新器件結構的設計、新發光機理的理解、新制備工藝的探索，CQW-LED所存在的技術問題會逐步得到解決。并且，隨著合成技術的突破，高性能的無Cd的CQW納米結構也有望得以發展，并有望應用于CQWLED。在不遠的將來, 這種具有優異的色純度和色飽和度、高效率、可溶液加工、可柔性化等眾多優點的CQW-LED將最終全方位的促進下一代顯示和照明技術的發展，改善人類的生活。