我國科學(xué)家設(shè)計出新型QLED 在照明與顯示產(chǎn)業(yè)有重要作用
文章來源:恒光電器
發(fā)布時間:2015-01-27
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看不到的量子點(diǎn)，為你發(fā)光
在浙江大學(xué)課題組的這項研究中，科學(xué)家們設(shè)計出一 種新型高性能量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED），并將使用亮度條件下的壽命推進(jìn)到10萬小時的實用水平，這意味著這種新型器件有望成為下一代顯示和照明技術(shù)的有力競爭者。
量子點(diǎn)能大大提高二極管的發(fā)光性能
發(fā)光材料對人類的重要性，決定了量子點(diǎn)會成為明星材料。
科研人員解釋說，在半導(dǎo)體材料中，如果電子掉進(jìn)空能級的空穴，就會發(fā)出光子，這被稱為“電子空穴復(fù)合”。然而，LED-T5一體化燈管，能復(fù)合的電子和空穴在物質(zhì)中并不是常存在的， led室內(nèi)照明，復(fù)合過程需要電激發(fā)或光激發(fā)。發(fā)光二極管就是電激發(fā)的發(fā)光器件。
發(fā)光二極管通電時，電子和空穴在電場作用下發(fā)生遷移，它們在相遇時有可能發(fā)生復(fù)合，超市照明，但這個過程并不容易。它們要有緣邂逅，ROSH認(rèn)證，發(fā)生相互作用形成“電子—空穴對”，最終才能在適合條件下復(fù)合，發(fā)出幸福的象征——光子。
為了保證一個較高的復(fù)合效率，科研人員常會提供一個復(fù)合介質(zhì)，也就是“發(fā)光材料”。在這類材料里安排電子和空穴“相親”， led質(zhì)量，成功幾率會大大提高。學(xué)名叫“可溶的無機(jī)半導(dǎo)體納米晶”，簡稱為溶液納米晶的量子點(diǎn)，裝修照明，正是非常優(yōu)異的發(fā)光介質(zhì)，只要電子和空穴一對一的進(jìn)入到量子點(diǎn)，就會復(fù)合發(fā)光，發(fā)光量子效率可以高達(dá)100%。
彭笑剛課題組正是合成了一種適合于LED的量子點(diǎn)發(fā)光材料，然后與浙江大學(xué)金一政課題組合作做成了新型的量子點(diǎn)發(fā)光二極管。同時精巧地設(shè)計了結(jié)構(gòu)，讓電子減緩“步伐”，空穴則加快腳步，促成電子與空穴的有效相會，大大提升了量子點(diǎn)發(fā)光二極管的高效率發(fā)光性能和穩(wěn)定性。
不同尺寸的量子點(diǎn)，LED燈管，能表現(xiàn)不同的顏色
量子點(diǎn)是一種納米尺寸的半導(dǎo)體晶體，照明方案，它的三維尺寸都在100納米以下。把它們放入溶液，從此人類有了一類全新的材料，它們具有晶體和溶液的雙重性質(zhì)。從化學(xué)角度講，甚至是一類全新的分子；從材料的前途看，它代表著很多新的可能性。
量子點(diǎn)的大小，大概是一根頭發(fā)絲直徑的十萬分之一，人眼已經(jīng)無法看到。正是在納米尺度，量子點(diǎn)表現(xiàn)出了量子效應(yīng)——當(dāng)這些半導(dǎo)體晶體做到小到納米尺度，國際資訊，不同的尺寸就可以發(fā)出不同顏色的光，即使是尺寸相差幾個或十幾個原子。而通過調(diào)整量子點(diǎn)的尺寸，就能得到所需顏色的光。比如硒化鎘這種半導(dǎo)體納米晶，在2納米時發(fā)出的是藍(lán)色光，到8納米的尺寸時發(fā)出的就是紅色光，中間的尺寸呈現(xiàn)綠色黃色橙色等。
長期以來，量子點(diǎn)的合成依賴于一些特別活潑的、毒性特別高的物質(zhì)，見到空氣就會爆炸，必須保存在冰箱里。彭笑剛在國外時較早的貢獻(xiàn)在于，ROSH認(rèn)證，找到了一種“綠色”有機(jī)溶劑路線，只要有一個普通的化學(xué)合成實驗室就可以做量子點(diǎn)的簡便合成。之后，又進(jìn)一步系統(tǒng)探索了量子點(diǎn)生長機(jī)理，使得相對高質(zhì)量的量子點(diǎn)的范圍逐步擴(kuò)大到多種類半導(dǎo)體。很快，這條“綠色”路線在全世界推廣。
其方法就是通過理解晶體生長的特殊機(jī)制，ROSH認(rèn)證，用常見的化學(xué)品取代昂貴的不穩(wěn)定原料。
有望在照明與顯示產(chǎn)業(yè)中扮演重要角色
量子點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。在生物醫(yī)療領(lǐng)域，能用量子點(diǎn)把細(xì)胞的骨架完全顯示出來。可以很容易地利用量子點(diǎn)的不同顏色來同時檢測多種病菌或者農(nóng)藥殘留。而且， LED置換工程，因為量子點(diǎn)吸收能力非常強(qiáng)，能夠極大提高靈敏度。照明也是一個很大的產(chǎn)業(yè)， led室內(nèi)照明，使用量子點(diǎn)的發(fā)光二極管，更加接近于自然光，并且發(fā)熱大大減少。
科學(xué)家認(rèn)為，量子點(diǎn)可能帶來重大變化的產(chǎn)業(yè)，照明產(chǎn)品，首先是顯示。目前的第一代量子點(diǎn)顯示產(chǎn)品是基于光激發(fā)發(fā)光，納晶科技公司和美國的兩家公司都已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化階段。這種新型的背光源，讓顯示顏色的純度很高、色飽和高。而量子點(diǎn)發(fā)光二極管則會把量子點(diǎn)顯示帶入第二代。目前，浙江大學(xué)與納晶科技公司在第二代量子點(diǎn)顯示技術(shù)上處于國際領(lǐng)先地位。
一系列的實驗結(jié)果驗證了量子點(diǎn)發(fā)光二極管的實用性。這進(jìn)而預(yù)示著，LED照明品牌，量子點(diǎn)發(fā)光二極管有望在照明與顯示兩個產(chǎn)業(yè)中扮演更重要的角色。顯示和照明都需要白光或者紅綠藍(lán)三色光，研究團(tuán)隊接下來將在保持低成本的溶液制備工藝的前提下，開發(fā)出各色發(fā)光波長的高效QLED，讓電子和空穴復(fù)合產(chǎn)生的光子為千家萬戶照明。
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