Stádas Taighde ar Ábhair Dot Quantum Agus a bhFeidhmchláir i Réimse Fótamhuminescence agus Electroluminescence

Tar éis go bhfuarthas go leor feiniméin fhisiciúla nua de nanachicriostail leathsheoltóra [1-5], thángthas ar go leor feidhmchlár féideartha a úsáideann poncanna chandamach (QD). Mar gheall ar an éifeacht iata chandamach agus éifeacht mhéid chandamach, tá tréithe speictrim excitation leathan, leath-leithead caol, tonnfhad inchoigeartaithe agus próiseáil tuaslagáin, etc., ag poncanna chandamach leathsheoltóra, a bhfuil aird fhairsing tugtha orthu [6-9]. Tar éis níos mó ná 30 bliain forbartha, tá quot" bealach sintéise glas", agus tá feabhas tagtha ar a bhfeidhmíocht de réir a chéile, rud a chuireann ar chumas táirgeadh agus soláthar táirgí tionsclaithe. Faoi láthair, tá feistí fótoluminescent le haghaidh feidhmchlár tráchtála forbartha, agus baineadh úsáid as an tsraith seo de ghléasanna i soilsiú LED. Agus réimse taispeána [10-12]. Go háirithe sa réimse taispeána, tá leithead líne an-chúng ag poncanna chandamach mar cdse, sáithiúlacht ard datha, agus cumais láidre atáirgthe dathanna le haghaidh rudaí, ar féidir leo níos mó ná 120% den gamut dathanna ntsc [13,14] a bhaint amach, agus is cúis leis an gcuid is mó de na teilifíseáin. ar fud an domhain Arna lorg ag déantóirí agus soláthraithe scáileáin fón póca. Ó d’eisigh SONY an chéad teilifís ponc chandamach in 2013, tá roinnt táirgí ponc chandamach eisithe ag cuideachtaí mar TCL, Samsung, LG agus Nanojing Technology, a chlúdaíonn go leor réimsí ar nós teilifíseáin, fóin phóca, agus monatóirí ríomhaire [15,16]. Ag taispeántas CES 2018 sna Stáit Aontaithe, bhrúigh TCL, Hisense agus cuideachtaí eile teicneolaíocht taispeána ponc chandamach, rud a chuirfidh forbairt agus fás breise taispeáint ponc chandamach chun cinn. Meastar gur féidir le taispeántais ponc chandamach níos mó ná 30% den mhargadh a áitiú i 2025 [17].

Díríonn an t-athbhreithniú seo ar poncanna chandamach a chur i bhfeidhm ar fheidhmeanna fótoluminescence agus electroluminescence de theicneolaíochtaí soilsithe agus taispeána ardchaighdeáin daite. Tá forbairt poncanna chandamach tar éis dul i gcéim an fheidhmithe tráchtála ón soilsiú tosaigh go dtí an lá inniu' s backlight taispeáint gamut ard-dath photoluminescence. Sa chéad chéim eile, is féidir a shamhlú go gcuirfidh an laghdú de réir a chéile ar chostas poncanna chandamach, an tsintéis ar mhórscála, agus na hiarrachtaí a dhéanann déantúsóirí mar QD Vision, Samsung, agus LG i leictrealú-phonc chandamach, an leictreachas mór-limistéar poncanna chandamach. Tráchtálú feistí leictrilínithe.

2. Poncanna chandamach collóideach

De ghnáth tagraíonn poncanna chandamach collóideach do chriostail nana-mhéid a shintéisiú agus a phróiseáiltear i dtuaslagán [18], ar féidir iad a scaipeadh go haonfhoirmeach sa tuaslagán. Tá dromchla na poncanna chandamach clúdaithe le sraith de ligand orgánacha, agus tá na ligand ceangailte le bannaí comhordaithe. Go dromchla an ponc chandamach. Is iad na poncanna chandamach is coitianta ná nanacháithníní leathsheoltóra comhdhéanta de ghrúpa II-VII (cdse, cds, Znse, cds, Pbs, Pbse), grúpa III-VI (InP, InAs) nó grúpa I-III-VII (cuIns2, AgIns2). Trí eilimintí agus ligandanna éagsúla a chomhcheangal sa tsintéis, is féidir poncanna chandamach a fháil le moirfeolaíochtaí agus airíonna éagsúla [19,20].

Mar gheall ar an éifeacht mhéid chandamach agus an éifeacht iata chandamach, trí mhéid na poncanna chandamach ullmhaithe a choigeartú, is féidir leis an speictream gach tonnfhad a chlúdach ó ghorm go gar-infridhearg [21-23]. Mar shampla, poncanna chandamach seiléiníd caidmiam, nuair a mhéadaíonn méid na gcáithníní sintéiseacha ó 2nm go 8nm, faoi sholas ultraivialait, is féidir lena dath aistriú ó ghorm go dearg [24]. Faoi láthair, cruthaíodh go bhfuil feidhmíocht den scoth ag poncanna chandamach bunaithe ar chaidmiam [25], agus tá poncanna chandamach comhdhéanta de chaidmiam, sinc, seiléiniam, sulfair agus eilimintí eile tar éis dul isteach sa chéim iarratais. Ag an am céanna, tá poncanna chandamach saor ó chaidmiam mar InP [26] i mbun taighde freisin; Is córas taighde móréilimh iad poncanna chandamach perovskite faoi láthair, ach is fadhb í cobhsaíocht poncanna chandamach perovskite fós. Díríonn an t-athbhreithniú seo ar phoncanna chandamach leathsheoltóra collóideach.

2.1. Sintéis ponc chandamach a fhorbairt

Bhí ról cinntitheach ag sintéis poncanna chandamach i bhforbairt poncanna chandamach. Ní féidir ach poncanna chandamach iontaofa agus iontaofa a fháil chun an bunús a leagan síos d’fheidhmíochtaí taighde agus tionsclaíocha. De réir chóras sintéise na poncanna chandamach, tá sé roinnte ina chéim chéim uisce agus i gcóras céime ola, ach tá cobhsaíocht na poncanna chandamach a shintéisiú sa chéim uisce bocht, tá an toradh chandamach íseal, tá an dáileadh méide leathan, agus tá sé éasca ceirtleán agus deascán, agus cuireadh deireadh leis de réir a chéile [27]. Sa chóras céime ola, lena n-áirítear de ghnáth sa tuaslagóir fiuchphointe orgánach ard ag teocht 120-360 ° C, imoibríonn an réamhtheachtaí chun núicléis poncanna chandamach a fhoirmiú agus stopann sé an fás trí fhuarú ina dhiaidh sin [25,28,29]. Sa bhliain 2001, d’ullmhaigh Peng [29] agus daoine eile poncanna chandamach cdse, cds, agus cdte d’ardchaighdeán ag baint úsáide as ocsaíd caidmiam, a bhfuil tocsaineacht agus imoibríocht íseal aige. Ansin i 2002, moladh córas tuaslagóra neamh-chomhordaithe [30], arb é an córas is mó a úsáidtear faoi láthair. D'éirigh leis an gcóras leathan ochtagánéin, an tuaslagán íseal-leá ard-fiuchta seo, poncanna chandamach cds a ullmhú in atmaisféar Ar. Ní gá an córas sintéise seo a imoibriú i dtimpeallacht ainhidriúil, agus tá an t-imoibriú éadrom, tá cáilíocht an núicléas criostail furasta a rialú, tá in-atáirgtheacht an turgnaimh go maith, tá an próiseas ullmhúcháin simplithe, agus tugtar an [ GG] quot; bealach sintéise glas". Tá sé anois go hacadúil agus go tionsclaíoch Déantar iad uile a shintéisiú agus an modh seo á úsáid.

Le 10 mbliana anuas, tá an modh micrea-imoibrithe feabhsaithe freisin. Is féidir an modh seo a úsáid chun nanachicriostail a tháirgeadh ar scála mór agus smacht maith a bheith acu ar airíonna fisiceacha agus ceimiceacha. Mar gheall ar an méadú ar inrialaitheacht an imoibritheora, tá an feabhsúchán seo indéanta [31,32] de bharr comhtháthú braiteoirí is féidir a anailísiú i bhfíor-am i ngach céim den phróiseas agus barrfheabhsú an algartam chun an t-aschur a mhéadú. Rinneadh colloids nanocrystalline a shintéisiú go rathúil i micrea-imoibreoirí, mar shampla cdte, cdse, InP [33,34], agus fiú poncanna chandamach croí / bhlaosc cdse / Zns agus Znse / Zns [35]. Cé gur féidir leis an modh microreactor sintéis bhaisc a athsholáthar, tá gá le feabhsuithe breise chun comhdhéanamh, cruthanna agus airíonna fluaraiseachta inrialaithe a shintéisiú le nana-chriostail.

Fíor 1 Stair forbartha poncanna chandamach

2.2. Dearadh agus barrfheabhsú struchtúr ponc chandamach

Tá poncanna cainníochta beag i méid agus tá achar dromchla sonrach mór acu. Ag brath ar a méid, tá ~ 10% -80% dá n-adamh go léir suite ar an dromchla, rud a fhágann nach bhfuil ach suíomhanna dáilte páirteach ann. Feidhmíonn na bannaí tarraingthe dromchla neamhsháithithe seo mar ghaistí luchtaithe éifeachtacha, ar féidir leo an toradh chandamach a laghdú go mór, agus is féidir leo imoibriú go héasca le hocsaigin agus éirí éagobhsaí [36]. Is é an chéad straitéis chun na bannaí tarraingthe seo a sháithiú ná trí shaothrú orgánach. Sa phróiseas seo, is féidir ligandáin orgánacha oiriúnacha a úsáid mar chomhordú adamh dromchla agus féadann siad intuaslagthacht poncanna chandamach i dtuaslagóir ar leith a fheabhsú. I measc na gceangal tipiciúil tá fosfín tríghlic (toP), ocsaíd fosfáit trí-eitile (toPo), aigéad oleic (oA) agus aimíní sailleacha éagsúla (mar shampla oleylamine, octylamine, etc.) [37,38]. Trí na ligandan dromchla seo a úsáid, is féidir toradh íseal chandamach poncanna chandamach neamh-inúsáidte (de ghnáth< 1%)="" a="" mhéadú="" go="" páirteach="" go="" dtí="" idir="" 1%="" agus="" 50%.="">

Réiteach níos ginearálta chun éagobhsaíocht an chroí a shárú is ea ciseal blaosc neamhorgánach a fhás timpeall an chroí go epitaxially. Ag brath ar an gcaoi a ndéantar imill an bhanda seolta (cB) agus an bhanda faoisimh (VB) den bhulcábhar a ailíniú maidir leis an mblaosc croí, is féidir le rogha sonrach bunábhar agus ábhar sliogáin struchtúir leictreonacha éagsúla a chinneadh agus dá bhrí sin tá fluaraiseacht éagsúil acu tréithe. Trí heterostruchtúir croí / bhlaosc neamhorgánacha éagsúla a ullmhú, is féidir dáileadh spásúil leictreon agus poill i poncanna chandamach a rialú go beacht chun an modhnú riachtanach ar airíonna optúla, leictreonacha agus ceimiceacha a sholáthar chun oiriúnú do raon leathan féidearthachtaí. Thuairiscigh Bawendi [38] agus Alivisatos [40] staidéir mhionsonraithe ar fhás cdse / Zns agus cdse / cds, ag cur béime ar thionchar chomhdhéanamh agus thiús an bhlaosc ar delocalization iompróirí, agus mhol sé brú laitíse croí / blaosc comhéadain tábhachtach. I measc na modhanna sintéiseacha go léir a úsáidtear chun poncanna chandamach croí / bhlaosc a fhás, tá an scéim asaithe agus imoibriúcháin ciseal ian leanúnach (sILAR) a d’fhorbair Li [41] et al. bhí an ceann is coitianta i gcónaí. Mar sin féin, ós rud é go mbíonn an nós imeachta sILAR Tógann am agus casta de ghnáth, poncanna chandamach a ullmhaíonn an luachan &; modh aon-phota &; tá táirgeacht chandamach ard acu freisin. Tá luminescence ard agus cobhsaíocht den scoth ag an tsintéis a fhaigheann cúnamh micreathonn de poncanna chandamach croí / cdZns croí / cdZns [42]. Tá roinnt buntáistí ag baint leis an modh seo i sintéis instealladh-bhunaithe, mar shampla roghnaíocht gníomhachtaithe réamhtheachtaithe, in-atáirgtheacht ard bhaisc-go-bhaisc, agus táirgeadh nanocrystal beagnach leanúnach. Quot eile &; modh aon phota" Úsáidtear chun an tsraith bhlaosc CDS / ZNS a ullmhú le fás grádáin lasmuigh de chroílár CDSE. Mar gheall ar an gcomhéadan criostail rialaithe idir an dá shraith bhlaosc ag teocht ard 310 ° C, tá thart ar 90% den Toradh chandamach aige [43].

Mar sin féin, is gnách go mbíonn paraiméadair laitíse éagsúla ag na croí-ábhair agus na hábhair bhlaosc; dá bhrí sin, soláthraíonn lochtanna struchtúracha atá seans maith a bheith le feiceáil ag an gcomhéadan croí-bhlaosc cainéal maolaithe neamh-radaitheach, agus laghdóidh an struchtúr seo toradh chandamach poncanna chandamach freisin. Dá bhrí sin, i dteannta le struchtúr leictreonach an ábhair féin a mheas, caithfear an bhlaosc a choigeartú go cuí chun an mhí-oiriúnú laitíse íosta idir an croí agus an bhlaosc a sheachaint chun lochtanna struchtúracha a sheachaint [44]. D’fhonn an fhadhb seo a réiteach, modh indéanta is ea ciseal bhlaosc cóimhiotail nó grádáin a úsáid mar chiseal maolánach. Sa struchtúr seo, úsáidtear ciseal grádaithe cóimhiotail a athraíonn de réir a chéile ó ábhar amháin go ceann eile chun an strus a bhíonn mar thoradh ar mhí-oiriúnú laitíse a mhaolú. I 2005, rinneadh poncanna chandamach il-bhlaosc CDSE / CDS / Zn0.5cd0.5s / ZNS a shintéisiú den chéad uair [45], agus moladh an coincheap seo. Trí athrú a dhéanamh de réir a chéile ar an gciseal cóimhiotail idir an ZNS a bhfuil mí-oiriúnú laitíse níos mó aige leis an CDS, faightear toradh chandamach níos airde. Tá an coincheap seo infheidhmithe go forleathan in ábhair phonc chandamach éagsúla. Ina theannta sin, is féidir leis an gcóimhiotal grádáin seo athmholadh neamh-radaitheach Auger a chosc. Chomh maith le sliogáin éagsúla a innealtóireacht le paraiméadair laitíse éagsúla le haghaidh leictrilínithe, is féidir leis an gciseal cóimhiotal grádáin athmholadh neamh-radaitheach Auger a laghdú. Chun an ráta lobhadh a fheabhsú, agus ar an gcaoi sin éifeachtúlacht chandamach sheachtrach leictrimeimineachta a fheabhsú [46].

3. Feidhmchláir photoluminescence poncanna chandamach

Le barrfheabhsú leanúnach a dhéanamh ar mhodhanna sintéise, dearadh struchtúrach agus feabhsú de réir a chéile ar fheidhmíocht ponc chandamach, tá taighde agus tráchtálú feistí ponc chandamach fóta-imshruthaithe á ndéanamh i gcónaí freisin [47-50]. Is iad an dá fheidhmchlár fóta-imshruthaithe den chuid is mó an feidhmchlár soilsithe innéacs rindreála ard-datha ag baint úsáide as an gclúdach lán-speictrim ar sholas infheicthe na poncanna chandamach agus an backlight taispeána a chur i bhfeidhm ag baint úsáide as an mbandaleithead astaíochtaí cúng.

Fíor 2 Buntáistí poncanna chandamach i (a) taispeáint agus (b) soilsiú

3.1. Feistí soilsithe stáit sholadaigh innéacs rindreála ard datha

Is minic a bhíonn gairis soilsithe stáit sholadacha solais bháin thraidisiúnta comhdhéanta de dhé-óidí astaithe solais GAN agus YAG: fosfair cré neamhchoitianta buí CE [51], ach is minic a thaispeánann an stiúir solas bán seo dáileadh teocht ard datha (CCT> 5000K) agus innéacs rindreála dath íseal (CRI).< 70)="" fwhm="&" quot;"=""> 60nm) agus ní féidir an caillteanas seo a sheachaint. I gcodarsnacht leis sin, ceadaíonn in-inúsáidteacht poncanna chandamach sa speictream solais infheicthe teaglaim dathanna níos inrialaithe, agus tá leath-leithead an speictrim réasúnta cúng (FWHM=~ 30nm), ar féidir leis solas bán ar chaighdeán níos airde a ghiniúint le saincheaptha go beacht speictream (cRI> 90) [55]. Sa bhliain 2008, rinne Nizamoglu et al. Rinne [56] staidéar ar an meicníocht trínar féidir le poncanna chandamach CDSE / ZNS solas dearg agus glas a astú, agus den chéad uair na poncanna chandamach a chuimsiú i sliseanna gorm LED chun solas bán a fháil. Tá an struchtúr hibrideach seo de phoncanna chandamach ar cheann de na modhanna luatha chun soilse gorma a úsáid chun solas bán ar ardchaighdeán a ghiniúint. Ba i soilsiú soladach staid ba luaithe a cuireadh poncanna chandamach i bhfeidhm; in 2010, thug QD Vision sna Stáit Aontaithe agus i dTeicneolaíocht Nanojing na Síne feistí fuaraithe-le-téamh ponc chandamach isteach agus chuir i bhfeidhm iad ar tháirgí soilsithe LED.

Bealach amháin le poncanna chandamach a úsáid chun gairis soilsithe staid sholadaigh a ullmhú le hinnéacs rindreála ard datha is ea fosfair agus poncanna chandamach a úsáid chun cumasc a dhéanamh, agus speictream solais dhearg den scoth poncanna chandamach a úsáid chun speictream na bhfosfair a chúiteamh, chun speictream na bhfosfóirí a bhaint amach innéacs rindreála dath ard astaíochtaí solais bhána. chung [57] poncanna candamacha éadroma dearga cdse / Znse croí / bhlaosc chandamach isteach sa YAG thuas: ce fosfar agus é a phacáistiú sa stiúir, ar féidir leis an innéacs rindreála dathanna a mhéadú go 92; siffalovic [58] srl. bain úsáid as poncanna chandamach cdse / Znse Cumaisc le fosfar agus déanta i scannán tanaí, shroich innéacs rindreála dathanna an fheiste solais bán phacáistithe 92; Xie [59] et al. rinne sé optamú ar struchtúr poncanna agus fosfóirí chandamach agus chuimsigh sé an ciseal fosfair ar an scannán ponc chandamach chun éifeachtúlacht an lumen a fheabhsú go 110lm / W agus shroich an t-innéacs rindreála dathanna 90.

Modh eile is ea leas a bhaint as speictream inúsáidte poncanna chandamach agus poncanna chandamach a úsáid le beanna astaíochtaí éagsúla le haghaidh pacáistiú. Lee [60] et al. poncanna chandamach InP astaithe solais agus glas a astaítear go cianda, ar féidir a gcomhordanáidí dathanna solais bháin a bhaint amach (0.27, 0.23); shin [61] et al. bearnaí aeir a úsáidtear chun poncanna chandamach a chuimsiú ar sceallóga stiúir sáite le roisín silicone. Shroich an t-innéacs rindreála dathanna 81; Lín [62] et al. poncanna chandamach measctha de dhathanna difriúla cdse / Zns ar shubstráit sholúbtha agus d’úsáid siad foinse solais ultraivialait mar an solas excitation, agus shroich an t-innéacs rindreála dathanna is airde 96.

Ina theannta sin, is féidir le hinníní dópáilte atá gníomhach go optúil a thabhairt isteach sna poncanna chandamach beanna astaíochtaí eisíontas a thabhairt isteach i speictream astaíochtaí na poncanna chandamach, ar féidir iad a chomhcheangal le solas astaithe eile chun solas bán a fhoirmiú. Is é seo an prionsabal maidir le hiain dópáilte a úsáid chun solas a astú chun soilse solais bhána a ullmhú. . I gcomparáid le poncanna chandamach neamh-dópáilte, aistrítear an bhuaic eisíontas i gcoibhneas le buaic astaíochta imeall-bhanda an ósta, rud a mhéadaíonn aistriú Stokes, agus ar an gcaoi sin laghdaítear tionchar féin-ionsú ponc chandamach; ag an am céanna, i gcomparáid le hábhair luminescent dópáilte Toisc go bhfuil cobhsaíocht fhótaiceimiceach agus theirmeach níos airde ag ábhair neamh-dópáilte [63]. De réir tuairiscí litríochta, is féidir soilse bána a ullmhaítear trí astaíochtaí ian dópáilte a roinnt go garbh i dtrí chatagóir: dópáil Mn2+, dópáil cu2+, agus comh-dhópáil Mn2+ agus cu2+. Xu [64] et al. poncanna chandamach sintéisithe cds / Zns dópáilte le hiain Mn2+ leis an luachan &; splanc &; modh, agus soilse bán pacáistithe le YAG: ce phosphors, agus a innéacs rindreála dathanna sroichte 80; Wang [65] Et al. poncanna chandamach sintéisithe cds / Zns dópáilte le hiain cu2+, a chuir feabhas ar an bhfluaraiseacht sa bhanda dearg, le hinnéacs rindreála dathanna de {{16}}; Wang [66] et al. dópáilte Mn2+ i gcroílár Znse agus cu2+ sa bhlaosc Zns. , Ag déanamh astaíochtaí buaic dúbailte a thaispeáint, sroicheann an gléas solas bán pacáistithe 95, agus is é éifeachtúlacht an lumen 73.2lm / W, a bhfuil ionchas níos airde aige.