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ナノテクノロジー：高効率で安定なInP/ZnSe/ZnS量子ドット発光ダイオード
Nature 575, 7784 doi: 10.1038/s41586-019-1771-5
量子ドット（QD）発光ダイオード（LED）は、効率、色純度、信頼性が優れており、製造の費用対効果が高いため、大型パネルディスプレイに理想的である。集中的な取り組みによって、効率が20.5％の赤色発光QD-LED、21.0％の緑色発光QD-LED、19.8％の青色発光QD-LEDが得られているが、こうしたデバイスの動作安定性を向上させ、毒性のあるカドミウム（Cd）成分をより環境に優しい代替物に置き換えることが依然として望まれている。リン化インジウム（InP）系の材料やデバイスの性能は、Cdを含む材料やデバイスと比較してまだはるかに劣る。今回我々は、均一なInPコアと、量子収率が約100％の対称性の高いコア/シェル型QDを作製する合成法を示す。具体的には、ZnSeシェルの初期成長時にフッ化水素酸を加えてInPコアの酸化しやすい表面をエッチングで除去した後、340°Cという高温でのZnSe成長を可能にした。こうして作製したシェルの厚さによって、高いルミネッセンス効率を保つためにエネルギー移動とオージェ再結合が抑制され、より良好な電荷注入のために初期の表面配位子がさらに短い配位子に置き換られている。こうして最適化されたInP/ZnSe/ZnSのQD-LEDは、21.4％という理論的な最大外部量子効率、10万cd m−2という最大輝度、100 cd m−2において100万時間という極めて長い寿命を示し、この性能は、Cdを含む最先端のQD-LEDに匹敵する。こうした作製されたままの状態のInP系QD-LEDは、間もなく商用ディスプレイに使用できる可能性がある。
