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超高分辨量子點LED問世 福州大學李福山教授團隊研究成果發表
2022年03月07日 13:09:59
來源：化工儀器網 作者：羊舌木 點擊量：6493
近日，福州大學李福山教授團隊聯合中科院寧波材料所錢磊研究員，利用有序分子自組裝技術和轉移印刷技術相結合的方法，提出一種抑制高分辨率器件漏電流的新策略，制備了高性能的超高分辨率量子點發光二極管。
【化工儀器網 項目成果】近日，福州大學李福山教授團隊聯合中科院寧波材料所錢磊研究員，利用有序分子自組裝技術和轉移印刷技術相結合的方法，提出一種抑制高分辨率器件漏電流的新策略，制備了高性能的超高分辨率量子點發光二極管(LED)。
量子點發光二極管(QLED)是一種不需要額外光源的尚處于研發階段的自發光技術，并且由于其優異的光電特性，如高色純度、高發光效率等在照明顯示領域具有廣闊的應用前景。早在前幾年，就有研究QLED項目的團隊，如果量子點合成達到了LED光電性能的要求，那么，量子點LED有望結合氮化鎵LED和OLED兩者的優勢。
量子點是一類尺度小于20nm的微粒材料，由于尺度小，其量子限域效應顯著，量子點因此能發出頻譜寬度很窄的純色光，而發光的顏色由量子點的物理性質決定，基本能覆蓋可見光。量子點有一個與眾不同的特性，即每當受到光或電的刺激，量子點便會發出有色光線，光線的顏色由量子點的組成材料和大小形狀決定，這一特性使得量子點能夠改變光源發出的光線顏色。量子點能夠將LED光源發出的藍光完全轉化為白光，而不是像YAG熒光體那樣只能吸收一部分，這意味著在同樣的燈泡亮度下，量子點LED燈所需的藍光更少，在電光轉化中需要的電力自然更少。QLED的白光，在原理可以完全做到與理想照明光源一致，更加接近于自然光，并且發熱大大減少，更高效的表現令其在節能減排方面更優一等。
近年來，在“元宇宙”、智慧醫療等新興概念的驅動下，下一代顯示器為像素分辨率設定了更高的標準，以滿足海量信息及近眼顯示等不斷升級的應用需求。開發具有千級乃至萬級PPI(每英寸所擁有的像素數目)、可在微小空間輸出海量信息的極高分辨率顯示器，是發展的趨勢，同時也是條件所在。
但QLED的的量子點因其容易受熱量和水分影響的缺點，無法實現與自發光OLED相同的蒸鍍方式，只能研發噴墨印刷制程。要如何實現量子點發光二極管的高分辨率像素化，仍然是一個關鍵瓶頸。
在該研究中，研究人員利用有序分子自組裝技術實現了致密無缺陷的量子點單層膜，并結合轉移印刷技術實現了亞微米級像素的超高分辨率量子點顯示，其最高分辨率達到9072-25000PPI(人眼極限分辨率約為300PPI)，實現了量子點圖案化薄膜的均勻拾取和釋放，可以輕松制備出亞微米級像素的超高分辨率量子點發光二極管。重要的是，這是目前報告的顯示器件的最高像素密度之一。
同時，為了抑制器件的漏電流，該工作首次提出在發光量子點像素之間嵌入蜂窩圖案化的寬帶隙非發光量子點層作為電荷阻擋層，從而實現了亮度高達262400 cd m-2，且外量子效率為14.72%的紅光QLED。這種均勻致密的阻擋層有效地降低了器件的漏電流，極大地提高了器件的效率。與之前的研究比較，該成果在高分辨率量子點顯示方面具有更佳性能，為實現具有高性能的超高分辨率發光顯示開辟了一條全新的路線。
據介紹，這種新型的高分辨率圖案化方法在未來可以進一步實現全彩顯示。超高分辨率量子點發光二極管的前景可以應用于下一代“近眼”設備，比如虛擬現實 (VR) 和增強現實 (AR) 應用的頭戴式顯示器和智能眼鏡等。相關研究論文日前在線發表于國際頂級期刊《自然-光子學》。
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