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厦门大学陈忠&林岳AM:应用于Micro-LED的双组分结构高亮度钙钛矿量子点

日期: 2023-05-09
浏览次数: 11

来源:X-MOL


钙钛矿量子点因其在发光效率、色纯度、亮度、波长可调节等方面的诸多优势,正逐步取代传统的稀土荧光粉,在mini-及micro-LED显示领域具有极高的应用潜力,使用钙钛矿量子点制备色转换层已经引起了学术界和产业界的广泛关注。

然而,钙钛矿量子点的短板也很明显,尤其是红色发光的钙钛矿量子点,稳定性较之绿光钙钛矿量子点更差,且亮度也更弱。在量子点作为色转换材料时,一般使用蓝光LED作为激发光源。而红色钙钛矿量子点作为半导体材料,由于其带隙较绿光钙钛矿量子点更小,采用蓝光或近紫外光激发时,激发光光子能量高出红光带隙较多,形成了大量高能热载流子并激活了潜在的浅能级缺陷,在随后的热载流子弛豫过程中,大量载流子被浅能级缺陷俘获进入非辐射复合通道,导致发光效率降低。实验表明,红色钙钛矿量子点在被绿光激发时才能表现出最亮的发光和最高的量子产率。目前,研究者主要是对钙钛矿量子点进行离子掺杂、表面配体修饰、缺陷钝化等方法来提高红色量子点的稳定性和发光效率。

针对现存问题,厦门大学半导体照明实验室团队首次提出了一种全新的策略,利用红色发光钙钛矿量子点(γ-CsPbI3)包覆绿色钙钛矿量子点(CsPbBr3),形成核壳结构,在两种量子点之间设计一层无定形二氧化硅阻止两种量子点间的离子迁移,在最外层包覆一层无定形二氧化硅以提高稳定性。两种量子点之间满足能量转移的条件,γ-CsPbI3将CsPbBr3的发光完全吸收,最终的双组分多重核壳结构钙钛矿量子点只表现出γ-CsPbI3的发射波长,亮度得到增强,且不发生波长移动。

通过适当选择内核和外壳的量子点组分,该策略可以应用于全光谱量子点的合成;也可以适用于多种合成路线,如低温热注入、高温固相法等。

在将红光量子点最佳激发波长调节至蓝光区域后,研究人员将该双组分量子点应用于蓝光Micro-LED色转换层中。借助玻璃微孔阵列作为载体,沉积出的量子点阵列与Micro-LED阵列相对应,实现了良好的色转换性能。

这一成果发表在Advanced Materials 上。厦门大学半导体照明实验室的陈忠教授与林岳副教授为共同通讯作者,博士研究生范小通与王树立助理教授为共同第一作者。



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