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蓝色量子点技术的突破

      材料来源:原创

 

  

加拿大团队开发出第一个钙钛矿蓝色LED,其外部量子效率高于10%

 

量子点可以做很多事情,但是它们可以改变我们生活的最明显的地方是使电视和屏幕上的色彩更加逼真。萨斯喀彻温大学使用Canadian Light Source(CLS)进行的研究正在帮助使这项技术实用化。

 

迄今为止,蓝色发光量子点对于创造各种颜色都至关重要,不过该项研究极具有挑战性。但多伦多大学的研究员Dong Yitong及其合作者在蓝色量子点荧光方面取得了巨大飞跃,他们最近在《自然纳米技术》上发表了这一结果。

 

“基本想法是,如果有一个蓝色LED,那么就拥有了一切。因为我们总是可以将光从蓝色向下转换为绿色和红色。” Dong说。“假如有一个绿色的,那么就不能使用这种低能量的光来向上变成蓝色的。”

 

该团队的突破导致量子点以22 %的外量子效率(EQE)发出绿光,并以12.3 %的EQE发出蓝光。理论最大效率不会大于25%,这是首个报告EQE高于10 %的蓝色钙钛矿LED 。

 

Dong在爱德华·萨金特大学(Edward Sargent)的研究小组从事量子点领域的研究已经有两年。这种效率的提高花费了时间,这是一种不寻常的制备方法,并且克服了一些科学上的障碍。

 

CLS技术,特别是HXMA光束线上的GIWAXS,使研究人员能够验证其量子点薄膜中获得的结构。这验证了他们的结果,并有助于阐明在LED性能方面实现的结构变化。“ CLS非常有帮助。GIWAXS是一种令人着迷的技术。” Dong说。

 

第一个挑战是均匀性,这对于确保获得清晰的蓝色、防止LED转为绿光很重要。

 

“我们采用特殊的合成方法来实现非常均匀的组装,因此每个自组装粒子都具有相同的大小和形状。整个薄膜几乎完美,并始终保持蓝色发射条件。” Dong说。

 

接下来,团队需要解决激发点发光的电荷注入问题。由于晶体不是非常稳定,因此它们需要稳定的分子来充当支架并支撑它们。这些通常是长分子链,表面上最多有18个碳--非导电分子,这使其很难获得产生光的电能注入。

 

“我们使用了特殊的表面结构来稳定量子点。与用长链分子覆盖量子点的薄膜相比,我们的薄膜的导电率高100倍,有时甚至高1000倍。”

 

该性能是将这些纳米晶体LED推向市场的关键。但是,稳定性仍然是一个问题,量子点LED使用寿命短。Dong对这一领域的潜力感到兴奋,并补充说:“我喜欢光子,这些材料很有趣,而且这些发光的晶体也很漂亮。”

 

'Bipolar-shell resurfacing for blue LEDs based on strongly confined perovskite quantum dots' by Yitong Dong et al; Nature Nanotechnology 15, no. 8 (2020): 668-674.


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