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近日，福州大學李福山教授團隊聯(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發(fā)光二極管(LED)。
量子點發(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)域具有廣闊的應用前景。早在前幾年，就有研究QLED項目的團隊，如果量子點合成達到了LED光電性能的要求，那么，量子點LED有望結(jié)合氮化鎵LED和OLED兩者的優(yōu)勢。
量子點是一類尺度小于20nm的微粒材料，由于尺度小，其量子限域效應顯著，量子點因此能發(fā)出頻譜寬度很窄的純色光，而發(fā)光的顏色由量子點的物理性質(zhì)決定，基本能覆蓋可見光。量子點有一個與眾不同的特性，即每當受到光或電的刺激，量子點便會發(fā)出有色光線，光線的顏色由量子點的組成材料和大小形狀決定，這一特性使得量子點能夠改變光源發(fā)出的光線顏色。量子點能夠?qū)ED光源發(fā)出的藍光完全轉(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LED燈所需的藍光更少，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定了更高的標準，以滿足海量信息及近眼顯示等不斷升級的應用需求。開發(fā)具有千級乃至萬級PPI(每英寸所擁有的像素數(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的的量子點因其容易受熱量和水分影響的缺點，無法實現(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。要如何實現(xiàn)量子點發(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)實現(xiàn)了致密無缺陷的量子點單層膜，并結(jié)合轉(zhuǎn)移印刷技術(shù)實現(xiàn)了亞微米級像素的超高分辨率量子點顯示，其最高分辨率達到9072-25000PPI(人眼極限分辨率約為300PPI)，實現(xiàn)了量子點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發(fā)光二極管。重要的是，這是目前報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)光量子點像素之間嵌入蜂窩圖案化的寬帶隙非發(fā)光量子點層作為電荷阻擋層，從而實現(xiàn)了亮度高達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顯示方面具有更佳性能，為實現(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一步實現(xiàn)全彩顯示。超高分辨率量子點發(fā)光二極管的前景可以應用于下一代“近眼”設備，比如虛擬現(xiàn)實 (VR) 和增強現(xiàn)實 (AR) 應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》。
原標題:超高分辨量子點LED問世 福州大學李福山教授團隊研究成果發(fā)表
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
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