日本山形大學近日宣布開發了一種高效率且具長壽命的紅色量子點LED，透過精確控制鈣鈦礦量子點的大小，並導入亞胺基甲二胺，成功合成具有優異結構穩定性的CsPbI3量子點。
鈣鈦礦量子點近年來以做為高輝度材料而備受矚目。然而擁有紅色發光性能的CsPbI3量子點雖展現了優異的量子發光效能與電荷傳輸特性，但由於Cs的陽離子尺寸較小，易產生晶格扭曲導致形成光學活性不佳之結構。此外，量子點的發光性能也會隨著離子的脫離與擴散而降低，因此如何緩解晶格扭曲與量子點表面的穩定化為山形大學研究之重點。
研究中合成了平均粒徑為6~12 nm的CsPbI3量子點，透過晶體結構與光學上的評估，發現小粒徑的CsPbI3量子點(8 nm)會形成具光學活性之立方晶體結構，抑制了斜方晶體的相變。此外，根據能量遷移與平均粒徑依存性的驗證結果顯示，與大粒徑的CsPbI3相比(平均粒徑12 nm，量子發光效率5%)，小粒徑的CsPbI3量子點(8 nm)具穩定性與形成量子侷限效應的效果，進而展現更高的量子發光效率(36%)。
山形大學也進一步在量子點表面導入具有高吸附性的亞胺基甲二胺，大幅提高了材料穩定性。經過量子表面的亞胺基甲二胺吸附能量計算，與一般油胺配位基相比，擁有高強度的吸附效果。具有三個氮原子的亞胺基甲二胺實現了在大氣與光照之下光致發光量子產率(PLQY)的穩定性。
此外，在發光層使用了具有高材料穩定性GAI- CsPbI3量子點之LED的外部量子效率達22.5%，亮度半衰期為10.5小時(初期輝度為128小時)，兼具高效率與長壽命。新開發的紅色鈣鈦礦量子點LED，可望應用於高精度顯示器、雷射及光感測器等次世代光電技術用途。