ZnO量子点的表面缺陷源于制备过程中的热力学不稳定性和晶格畸变，主要包括氧空位（V_O）、锌空位（V_Zn）及反位缺陷（如Zn_O）。这些缺陷引入深能级，导致载流子非辐射复合，降低发光效率；同时，缺陷态作为光催化活性中心，可能引发ZnO量子点在紫外光下的自降解，缩短器件寿命。因此，表面缺陷控制是ZnO量子点定制化应用的核心挑战。

表面缺陷对ZnO量子点性能的影响

1光学性能退化

表面缺陷导致ZnO量子点的光致发光（PL）光谱中出现宽峰发射（500-600 nm），掩盖带边发射（370-390 nm）。例如，纯ZnO量子点的PL光谱中，缺陷发射强度占比高，降低紫外发光效率。此外，缺陷态作为非辐射复合中心，加速激子猝灭，导致量子产率（QY）低。

2电学性能劣化

在量子点发光二极管（QLED）中，表面缺陷引发电子-空穴复合效率下降，导致器件外量子效率（EQE）不足5%。例如，未修饰的ZnO量子点作为电子传输层（ETL）时，其界面能级不匹配导致电荷注入势垒增加，激子在界面处非辐射复合，降低器件亮度与寿命。

3稳定性降低

ZnO量子点在紫外光照射下，表面缺陷引发的光催化效应导致活性层降解。例如，在倒置有机太阳能电池（OSC）中，ZnO ETL的缺陷态加速活性层材料的氧化分解，使器件寿命缩短。

表面缺陷控制的关键解决方案

1. 表面修饰

配体交换

通过引入长链羧酸（如油酸）、胺类（如巯基乙酸）或生物分子（如NADH），可钝化表面缺陷。

聚合物包覆

聚乙二醇（PEG）等聚合物通过空间位阻效应抑制量子点团聚，并减少表面缺陷暴露。

2. 掺杂改性

金属离子掺杂

Cu、Cd等过渡金属离子掺杂可引入杂质能级，调控ZnO量子点的带隙与缺陷态分布。

非金属掺杂

N、S等非金属元素掺杂可调节ZnO的表面电子结构。

3. 核壳结构设计

ZnO/ZnS核壳结构

ZnS壳层可有效钝化ZnO核的表面缺陷，抑制非辐射复合。

异质结构

构建CdS/ZnO异质结构可促进光生载流子分离。

ZnO量子点表面缺陷的成因及其对性能有影响，可用多种表面改性方法，包括配体修饰、聚合物包覆和离子掺杂等。通过表面改性，可以提升ZnO量子点的光学、电学和化学性能，从而满足光电子器件、光催化和生物医学等领域的需求。