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，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,，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,，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，LED燈管,，能表現(xiàn)不同的顏色
量子點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的簡便合成。之后,，又進(jìn)一步系統(tǒng)探索了量子點生長機(jī)理,，使得相對高質(zhì)量的量子點的范圍逐步擴(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
量子點應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。在生物醫(yī)療領(lǐng)域,，能用量子點把細(xì)胞的骨架完全顯示出來,。可以很容易地利用量子點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。而量子點發(fā)光二極管則會把量子點顯示帶入第二代,。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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