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CsPbX3量子点显示研究取得新进展
更新日期:2016-06-16
        近日,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新进展,相关研究成果229日在线发表在《先进功能材料)》期刊上(Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adfm.201600109)。该研究发展了全无机钙钛矿量子点的过饱和偏晶室温合成方法、提出了光致发光优越性背后的机制、展示了显色指数可调与广色域的背光LED光源,为将来在量子点电视中的应用提供了必要的基础。 

        首先,针对合成中的问题,该团队博士生李晓明等发展了一种可在室温下高质量合成的方法。基于过饱和析晶原理、良与不良溶剂之间离子转移,实现了CsPbX3钙钛矿单晶结构量子点的室温合成,几秒钟内快速完成,无需加热、惰性气体保护、注入操作等苛刻条件,X在氯溴碘之间成分可调,3 nm以上尺寸可调,验证了10升量子点墨水及5克量级量子点粉末的放大合成。难能可贵的是,合成温度的大幅度下降并没有降低量子点的发光品质,仍然展现出光致发光的多色性、高量子效率、高单色性等优点,发光峰430-670 nm可调,红绿蓝三基色量子效率高达70%-95%,半高宽窄至15 nm。此外,还检验了稳定性,环境氛围30天后发光量子效率保持95%7万次脉冲激光激发后仍能受激发射。 

  其次,针对发光性质出乎意料地优越的机理,通过变温发光、表面成分、第一性原理计算等探索,提出了发光优越性起源为高激子结合能、卤素表面自钝化、类量子阱能带结构等三者的协同效应。通过X射线光电子能谱测量,发现量子点表面富含卤素,对表面悬挂键等缺陷形成了良好的钝化作用。此外,这种结构也形成了CsPbX3/X的类量子阱核壳结构,使得激发态电子被限制在了钙钛矿量子点中。通过变温发光光谱分析,计算出了量子点较高的激子结合能(40 meV,大于室温热扰动能,26 meV)和较低的声子扰动能量。这些作用,都大大抑制了钙钛矿量子点的非辐射复合,提升了辐射复合几率。 

  最后,还演示了蓝光LED芯片与钙钛矿量子点结合的复合白光发射LED器件。一方面,由于钙钛矿量子点的发光多色可调特性,可获得色坐标为(0.33, 0.30)的白光发射、(Ra=90, R9=95)的高显色指数,还可实现(2500-11500 K)大范围调控的色温,有望用来作为模拟太阳光的健康光源。另一方面,由于三基色发光峰都非常窄,红绿蓝三色半高宽分别为352018 nm,色纯度高,作为背光源具有非常广的红绿蓝色域。

  (摘自 MaterialsViewsChina 

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