南京理工大学曾海波教授

　　作为下一代显示技术，量子点得到了显示行业越来越多的关注和重视，然而量子点技术含镉也饱受行业诟病。南京理工大学曾海波教授团队在量子点显示研究方面取得了重要进展，合成了无机钙钛矿量子点，发展出了自主产权、无镉、高品质的新型量子点。在2016中国(国际)量子点产业峰会上，南京理工大学教授曾海波以“面向柔性高清显示的新型发光半导体与发光器件”为主题，分享了无机钙钛矿的量子点研究情况。

　　针对量子点材料研究，南京理工大学专门成立了一个研究所，目前工信部认定为信息显示材料与器件重点实验室，也是工信部唯一一个专门聚焦新型显示的实验室。目前实验室正在处于从基础研究向产业化研发以及与产业界合作的转型阶段。曾海波教授认为，无机钙钛矿的量子点可能是目前量子点中成本最低、发光效率最高、发光颜色最纯的材料，如果未来这种材料被商业化应用，其可称之为“下一代显示技术”。他表示，从电子管显示开始，到目前液晶显示，中国一直没有抓住发展先机，也基本上没有掌握核心技术。尽管经过很多年的努力，在全球显示格局中占有一定地位，但是中国显示行业利润很薄，希望在下一代显示技术发展中能够抓住机会。

　　传统的半导体的高效高纯发光与柔性结构之间存在着天然矛盾。曾海波教授认为，无机的材料发光绝对比有机的更好，而且更纯、更高效、更稳定，但是与柔性显示之间存在一些矛盾。他介绍：“围绕这个矛盾，我们实验室从两个角度做了相关工作：第一、怎么样做到最柔?第二、怎么做到最薄?量子点这个发光体只有一层，且只有一个原子层厚度。我们实验室做了探索，从理论上设计了一个半导体——锑烯。量子点的好处和坏处都在于其特别小，表面会存在一些特殊性，这对电学和光学会产生致命问题，这也是全世界研究QLED共同面临的问题。如果量子点发光非常高效，而且其是一个完美的单晶，里面没有任何缺陷，那么量子点所有存在的问题就可以迎刃而解。当然，前提条件是这个超薄半导体的电子结构和物理性能和量子点那么好的光学性能相匹配，然后把量子点缺点可以克服掉。因为量子点只有一个原子厚度，很薄，而且是单晶。”

　　曾海波教授表示，如果把荧光粉换成量子点薄膜或者整个换成量子点器件，当然会提高显示品质和柔韧性，也能大幅度提高色域这个关键指标，而且能得到很纯的颜色。量子点具有很明显的优势，其可以作为背光和液晶蓝光芯片结合，进一步提高色域表现，而且不需要太大改动液晶显示生产线。同时，量子点也可以作为自发光体，可以用印刷的方式进行生产，也可以做成柔性的显示器件，而且相对OLED，其发光颜色更纯。他也表示，国家量子点重点专项要求量子点尺寸在25纳米，但是对于钙钛矿量子点而言，实现20纳米以下也没有问题。

　　他认为，量子点仍然存在一些很多共性问题：第一、产量受限制;第二、因镉这个重金属存在，需要寻找一个光学品质好、发光效率高、颜色纯的新材料;第三、进一步降低材料成本;第四、提高量子点的稳定性。他也介绍：“量子点从上世纪90年代末就有很好的发光表现了，但是业界一直没有意识到它在显示领域的用途，直达2012年，太阳能电池效率得到很大提升，超过20%，才引起了业界的关注。其实量子点的发光和太阳能电池是同一个光电效应的不同的发展方向，其可以应用于显示领域。然而，量子点全无机体系是我们实验室第一个做出来。”

　　谈到量子点低成本合成，曾海波教授表示：“俄罗斯人课题组最先实现量子点低成本合成，但是我们实验室是室温合成。这种方法的基本原理就像海水晒盐一样，不断蒸发，就不断形成晶体。同样，我们实验室专门做了零度合成，也能实现，而且可以调控各种各样形状。总体来说，第一、可以做到一层，只有一个原子的厚度，也是完美的单晶;第二、可以做成非常高质量的薄膜;第三、可以实现类似镉基量子点那样的光学品质，尺寸也比较稳定。”#p#分页标题#e#

　　曾海波教授介绍，做显示做图案化是非常必要的步骤，量子点做显示可以通过原子级厚度来调控图案化。具体操作就是用激光，类似于3D打印方式，通过调整激光参数可以对量子点进行进一步调控，可以做到更高精确度。当成分调控更可靠，可以出现红绿蓝三极色光都没有问题。目前曾海波教授团队实验室可以做出15纳米量子点，是目前量子点体系最高效率的材料，接近100%。通过对比可以发现，这种量子点材料可以出现显示需要的红绿蓝三基色，具有非常高的量子效率、非常纯的颜色、非常低的成本。

　　在器件方面，曾海波教授团队实验室加入红色，可以补偿发光颜色，适用于植物照明、医疗照明，而且显示指数可以调。曾海波教授介绍：“目前我们和相关企业一起开发了一个大尺寸柔性膜，做成了红绿蓝三基色器件，一开始效率不高，而且亮度也在1000以下，但是有一个特点显示出来，就是红绿蓝三基色都可以做到20纳米，对广色域显示有重要意义。2015年我们实验室通过表面态控制提高发光效率、亮度，这是提高薄膜效率的一个方法。下一步，我们将采用一种新方法，通过表面调控，希望达到均衡发光、电荷，实现一个平衡，同时提高量子点墨水的稳定性和成膜以及发光薄膜的稳定性、均匀性。”

　　量子点的稳定性是非常关键的。但是曾海波教授发现，尽管量子点可以通过包裹的方式来提高量子点的稳定性，但是不能完全隔绝水氧的渗透。因此，曾海波教授团队发展了一种方法，即把量子点塞到晶体里，利用晶体保护量子点，就可以实现在水中稳定性，特别经过处理后，其在水里可以稳定30天以上。同时，这种方法还可以提高热稳定性，即使达到120度也表现出很高的稳定性。如果这种器件经过相应的处理之后，就可以延长它的寿命，可以在水中实现3个月的稳定性，而且这个器件是没有封装的。

　　曾海波教授总结道，围绕全无机钙钛矿新的量子点体系，南京理工大学是全世界第一个采用室温合成的方法，可以做出高效率、最高颜色纯度的量子点器件，而且通过稳定性方面处理，可以实现水中三个月的稳定性。未来，南京理工大学将继续提升这一器件的效率、稳定性。