近日,福州大學(xué)李福山教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中科院寧波材料所錢磊研究員,利用有序分子自組裝技術(shù)和轉(zhuǎn)移印刷技術(shù)相結(jié)合的方法,提出一種抑制高分辨率器件漏電流的新策略,制備了高性能的超高分辨率量子點(diǎn)發(fā)光二極管(LED)。
量子點(diǎn)發(fā)光二極管(QLED)是一種不需要額外光源的尚處于研發(fā)階段的自發(fā)光技術(shù),并且由于其優(yōu)異的光電特性,如高色純度、高發(fā)光效率等在照明顯示領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。早在前幾年,就有研究QLED項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì),如果量子點(diǎn)合成達(dá)到了LED光電性能的要求,那么,量子點(diǎn)LED有望結(jié)合氮化鎵LED和OLED兩者的優(yōu)勢。
量子點(diǎn)是一類尺度小于20nm的微粒材料,由于尺度小,其量子限域效應(yīng)顯著,量子點(diǎn)因此能發(fā)出頻譜寬度很窄的純色光,而發(fā)光的顏色由量子點(diǎn)的物理性質(zhì)決定,基本能覆蓋可見光。量子點(diǎn)有一個與眾不同的特性,即每當(dāng)受到光或電的刺激,量子點(diǎn)便會發(fā)出有色光線,光線的顏色由量子點(diǎn)的組成材料和大小形狀決定,這一特性使得量子點(diǎn)能夠改變光源發(fā)出的光線顏色。量子點(diǎn)能夠?qū)ED光源發(fā)出的藍(lán)光完全轉(zhuǎn)化為白光,而不是像YAG熒光體那樣只能吸收一部分,這意味著在同樣的燈泡亮度下,量子點(diǎn)LED燈所需的藍(lán)光更少,在電光轉(zhuǎn)化中需要的電力自然更少。QLED的白光,在原理可以完全做到與理想照明光源一致,更加接近于自然光,并且發(fā)熱大大減少,更高效的表現(xiàn)令其在節(jié)能減排方面更優(yōu)一等。
近年來,在“元宇宙”、智慧醫(yī)療等新興概念的驅(qū)動下,下一代顯示器為像素分辨率設(shè)定了更高的標(biāo)準(zhǔn),以滿足海量信息及近眼顯示等不斷升級的應(yīng)用需求。開發(fā)具有千級乃至萬級PPI(每英寸所擁有的像素?cái)?shù)目)、可在微小空間輸出海量信息的極高分辨率顯示器,是發(fā)展的趨勢,同時也是條件所在。
但QLED的的量子點(diǎn)因其容易受熱量和水分影響的缺點(diǎn),無法實(shí)現(xiàn)與自發(fā)光OLED相同的蒸鍍方式,只能研發(fā)噴墨印刷制程。要如何實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)發(fā)光二極管的高分辨率像素化,仍然是一個關(guān)鍵瓶頸。
在該研究中,研究人員利用有序分子自組裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了致密無缺陷的量子點(diǎn)單層膜,并結(jié)合轉(zhuǎn)移印刷技術(shù)實(shí)現(xiàn)了亞微米級像素的超高分辨率量子點(diǎn)顯示,其最高分辨率達(dá)到9072-25000PPI(人眼極限分辨率約為300PPI),實(shí)現(xiàn)了量子點(diǎn)圖案化薄膜的均勻拾取和釋放,可以輕松制備出亞微米級像素的超高分辨率量子點(diǎn)發(fā)光二極管。重要的是,這是目前報(bào)告的顯示器件的最高像素密度之一。
同時,為了抑制器件的漏電流,該工作首次提出在發(fā)光量子點(diǎn)像素之間嵌入蜂窩圖案化的寬帶隙非發(fā)光量子點(diǎn)層作為電荷阻擋層,從而實(shí)現(xiàn)了亮度高達(dá)262400 cd m-2,且外量子效率為14.72%的紅光QLED。這種均勻致密的阻擋層有效地降低了器件的漏電流,極大地提高了器件的效率。與之前的研究比較,該成果在高分辨率量子點(diǎn)顯示方面具有更佳性能,為實(shí)現(xiàn)具有高性能的超高分辨率發(fā)光顯示開辟了一條全新的路線。
據(jù)介紹,這種新型的高分辨率圖案化方法在未來可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)全彩顯示。超高分辨率量子點(diǎn)發(fā)光二極管的前景可以應(yīng)用于下一代“近眼”設(shè)備,比如虛擬現(xiàn)實(shí) (VR) 和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR) 應(yīng)用的頭戴式顯示器和智能眼鏡等。相關(guān)研究論文日前在線發(fā)表于國際頂級期刊《自然-光子學(xué)》。
原標(biāo)題:超高分辨量子點(diǎn)LED問世 福州大學(xué)李福山教授團(tuán)隊(duì)研究成果發(fā)表
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