環境にやさしい量子ドットLEDを目指して

April, 2, 2025, Washington/Perth--ディスプレイ技術として、量子ドット発光ダイオード(QLED)には、発光効率、波長調整性、コストなど、いくつかの利点がある。しかし、ほとんどの量子ドットはカドミウムのような重金属イオンでできており、人間や環境に有毒であるため、実用化には限界がある。

現在、中国とオーストラリアの研究者は、純粋な青色の発光とほぼ統一されたフォトルミネッセンス量子収率を備えた新しいタイプの重金属フリー量子ドットを作成した(Nature、doi:10.1038 / s41586-025-08645-4)。
この研究は、高精細ディスプレイ用の環境に優しいQLEDの開発への道を開くものである。

ピュアで鮮やかなブルーライト
セレン化亜鉛とテルル(ZnSeTe)の合金で作られた量子ドットは、従来の金属ベースの量子ドットに代わるより安全な代替品として有望視されている。しかし、テルル含有量を増やして発光ピークを純青の領域にシフトすると、テルル原子が凝集し、色の不純物や構造が不安定になる。

研究チームは、有機リン分子のトリフェニルホスファイトと複合体で硫黄をZnSeTe量子ドットの前駆体に組み込む戦略を発見した。硫黄原子は、テルル原子の周囲に電荷キャリアの配置を再分配することにより、テルル凝集体の形成を阻害し、均一に合金化されたZnSeTeS量子ドットの形成を促進する。

「われわれの研究チームは、従来のカドミウムベースのQLEDsと同等またはそれ以上の性能を発揮する新しいタイプの量子ドットを開発した。しかし、その性能は、より安全で持続可能な方法で実現している。われわれの量子ドットは、24.7%という驚異的な効率で純粋で鮮やかな青色光を発する。これは、青色QLEDsの記録の中で最高である」と、研究著者、オーストラリアのカーティン大学(Curtin University)、Guohua Jiaは、研究に伴うプレスリリースでコメントしている。

最先端技術と肩を並べる
得られた均質合金化されたZnSeTeS量子ドットは、放出波長の広がりが狭く(460 nmで中心が17 nm)、輝度が100カンデラ/㎡で30,000時間近く動作する長い半減期も示している。その性能は、最先端の市販のカドミウムベースの青色QLEDに匹敵し、環境に対して安全であるという利点もある。

「われわれの研究は、光を生成するか、光を使用して機能を実行するオプトエレクトロニクスとして知られる幅広いデバイスに大きな影響を与えると信じている。これらの結果は、ディスプレイ技術の新たなフロンティアであり、高い色純度、動作安定性、環境への配慮を備えた優れたディスプレイへの道を歩むことになった」とJiaはコメントしている。