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河南大学杜祖亮:II-VI量子点电致发光器件——材料、器件、印刷

编辑:chinafpd 2020-12-08 14:04 浏览 评论 评论 0 赞    来源:  中华显示网

  量子点是具有窄光谱发射带宽、宽吸收率、高光致发光量子效率和可控制带隙等优异性能的纳米晶体,被广泛用作下一代照明和显示设备中,比如基于QDs的发光二极管显示器(QLED)。在CIDC2020量子点显示技术产业峰会上,河南大学材料学院院长杜祖亮以“II-VI量子点电致发光器件——材料、器件、印刷”为主题,分享了在量子点材料、器件以及印刷显示工艺的研发情况。

  河南大学材料学院杜祖亮院长

  杜祖亮表示,虽然量子点的发光效率不断提升,但仍然无法产业化的需求,仍然停留在实验室的阶段。他也表示,量子点面临的技术挑战主要在于:一是蓝色量子点发光效率低下;二是量子点的发光效率和亮度不能同时提升;三是真正面向工业化大面积制备技术待进一步提升。

  “二十多年来,我们一直围绕量子点材料做研发,从材料合成到器件结构设计优化,以及大面积制备的技术,均积累了一定技术基础。”杜祖亮表示。

  在材料合成上,杜祖亮介绍,量子点材料面临的核心问题是量子点薄膜发光效率低、荧光闪烁。他表示,有比于欧美量子点研发专利,河南大学采取无磷法绿色合成技术路线,发光效率基本上达到有磷合成技术路线。

  关于量子点薄膜效率,杜祖亮表示,“采用颗粒非常小的量子点材料,会导致荧光发光下降非常剧烈。”为此,河南大学采用“低温成核、高温长壳”的方法,精确控制壳层生长合成高荧光量子产率的红色Zn1−xCdxSe/ZnSe/ZnS和绿色厚壳层Zn1−xCdxSe/ZnS核壳结构量子点,可以制备出高发光效率的荧光发光材料和量子点薄膜,实现量子产率大于90%

  针对荧光闪烁的问题,杜祖亮表示,通过改进量子点核壳的结构,可以有效地抑制闪烁的现象。他也表示,河南大学在纳米晶材料制备上已有上百种材料。

  在材料基础和器件构筑基础上,河南大学主要做高性能蓝色QLED器件研发。杜祖亮介绍,QLED最大的问题是空穴注入的问题,“为解决该问题,我们采取的方案主要是调配量子量子点本身性能;二是着力提升量子点寿命,对其表面的界面进行调控。通过这两方面的调整可以把亮度、效率以及寿命大幅提升。”

  在兼具高亮度、高效、长寿命的三基色QLED研发上,杜祖亮介绍,“通常由于注入不平衡,导致我们追求亮度,发光效率就上不去,而追求发光效率,亮度则上不去,处于鱼与熊掌不可兼得的困境。”他表示,河南大学提出了元素贯穿的方法,在核壳结构量子点上做了很多研究工作,主要把壳层换到由硒元素贯穿的体系。

  在照明应用上,他也介绍,“很多量子点指标已经超过了OLED的亮度,用于照明是没有问题的,绿光和红光提升了5倍,蓝光提升了1倍。”

  在蓝光量子点研究上,河南大学取得了很多研究成果。杜祖亮介绍,三星在蓝色量子点研究上引用了10篇河南大学研究论文。他也表示,虽然河南大学在量子点研究上取得了很多成果,但这些成果是不是未来终极解决工业化应用的基础性材料设计理念和思路,还需做更多的工作,也期待跟产业链企业加大合作,推动量子点产业化应用。

  在量子点大面积制备上,河南大学还研发出了纤维液桥引导的简便方法,通过浸润特征导向流体的流动,将QD溶液连续且可控制的转移到基底,制备得到超光滑的QD薄膜。杜祖亮介绍,“这种方法非常方便、简单,不需要真空,也不需要打印机,还可以多次涂,不仅可以获得红绿蓝三色器件,而且可以通过多次涂制备白光器件。”

  杜祖亮也表示,目前II-VI量子点电致发光器件仍然还停留在实验室阶段,希望能真正达到工业化生产要求,让中国能够抢占量子点材料和器件的制高点。

  备注:内容根据现场速记整理

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