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QLED新型器件將顛覆顯示和照明技術

發布日期:2017-12-16 作者:LED 點擊:

    去年10月,諾貝爾物理學獎頒給了發明藍光發光二極管的數位日裔科學家,“白熾燈點亮了20世紀,LED點亮了21世紀”,從頒獎詞看出,發光二極管即LED是公認的下一代顯示與照明技術的核心器件。幾十天後,一篇來自中國科學家的論文在《自然》上發表,報道了在量子點發光二極管領域取得的重要研究進展。

  量子點能大大提高二極管的發光性能

  “發光材料對人類的重要性,決定了量子點會成為明星材料。”彭笑剛認為。

  光是能量的一種形式,當物質中的電子從一個高能級躍遷到一個相對較低的空能級,能量就會被釋放——如果這份能量以光的形式表現出來,就會看到這個物質在發光。

  科研人員解釋說,在半導體材料中,如果電子掉進空能級的空穴,就會發出光子,這被稱為“電子空穴複合”。然而,能複合的電子和空穴在物質中並不是常存在的,複合過程需要電激發或光激發。發光二極管就是電激發的發光器件。

  發光二極管通電時,電子和空穴在電場作用下發生遷移,它們在相遇時有可能發生複合,但這個過程並不容易。它們要有緣邂逅,發生相互作用形成“電子—空穴對”,最終才能在適合條件下複合,發出幸福的象征——光子。

  為了保證一個較高的複合效率,科研人員常會提供一個複合介質,也就是“發光材料”。在這類材料裏安排電子和空穴“相親”,成功幾率會大大提高。學名叫“可溶的無機半導體納米晶”,簡稱為溶液納米晶的量子點,正是非常優異的發光介質,隻要電子和空穴一對一的進入到量子點,就會複合發光,發光量子效率可以高達100%。

  彭笑剛課題組正是合成了一種適合於LED的量子點發光材料,然後與浙江大學金一政課題組合作做成了新型的量子點發光二極管。同時精巧地設計了結構,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,大大提升了量子點發光二極管的高效率發光性能和穩定性。

  這也恰恰解決了彭笑剛所認為的兩個關鍵問題——要讓量子點發光二極管達到現實應用水平,一是怎樣量身定製適用於LED的量子點材料;二是怎樣設計其結構,以達到最大的電光轉換效率。

  至關重要的量子點,究竟是一種什麽材料呢?

  不同尺寸的量子點,能表現不同的顏色

  “量子點是一種納米尺寸的半導體晶體,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。從化學角度講,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。”彭笑剛說。

  量子點的大小,大概是一根頭發絲直徑的十萬分之一,人眼已經無法看到。正是在納米尺度,量子點表現出了量子效應——當這些半導體晶體做到小到納米尺度,不同的尺寸就可以發出不同顏色的光,即使是尺寸相差幾個或十幾個原子。而通過調整量子點的尺寸,就能得到所需顏色的光。比如硒化鎘這種半導體納米晶,在2納米時發出的是藍色光,到8納米的尺寸時發出的就是紅色光,中間的尺寸呈現綠色黃色橙色等。

  “使用不同尺寸的量子點,成版人视频app將會看到不同的顏色,而且色彩非常鮮豔。”參與課題合作的杭州納晶科技公司的趙飛博士說,量子點的名字,也正是來源於半導體納米晶的量子尺寸效應。

  長期以來,量子點的合成依賴於一些特別活潑的、毒性特別高的物質,見到空氣就會爆炸,必須保存在冰箱裏。彭笑剛在國外時較早的貢獻在於,找到了一種“綠色”有機溶劑路線,隻要有一個普通的化學合成實驗室就可以做量子點的簡便合成。之後,又進一步係統探索了量子點生長機理,使得相對高質量的量子點的範圍逐步擴大到多種類半導體。很快,這條“綠色”路線在全世界推廣。

  “最後找到的方法,就是通過理解晶體生長的特殊機製,用常見的化學品取代昂貴的不穩定原料。科學就是這麽回事,沒找到之前一頭霧水,找到之後覺得挺簡單。”彭笑剛說。


本文網址:http://www.sclzjt.com/news/371.html

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