量子点发光二极管的特性、制备与研究现状

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量子点发光二极管，美国、韩国和比利时的科学家将携手研发基于量子点发光二极管（QLED）的有源矩阵显示屏，与目前的显示屏相比，新显示屏在大大提高了亮度和画面鲜艳度的同时，还减少了能耗。
量子点发光二极管主要特性：
1.这种技术中用到的量子点（QuantumDots）是一些肉眼无法看到的、极其微小的半导体纳米晶体，晶体中的颗粒直径不足10纳米。
2.量子点由锌、镉、硒和硫原子组合而成。
3.量子点有一个与众不同的特性：当受到电或者光（诸如LED产生的光）的刺激时就会发光，产生亮光和纯色，其发出的光线颜色由量子点的组成材料和大小、形状所决定。


量子点发光二极管结构特点：
1.量子点是一类半导体纳米晶体。以砷化镓，硒化镉等半导材料为核，外面包裹另一种半导材料而形成微小颗粒，其中颗粒直径有几纳米至数十纳米，包含几十至数百万个原子。
2.因体积小，让内部电子在各方向上的运动受到限制，所以量子限域效应特别显著，也让它能发出特定颜色的荧光。其发出的光线颜色由量子点的组成材料和大小、形状所决定。由于发光波长范围极窄，颜色非常纯粹，所以画面更加明亮。
3.当受到电或者光（诸如LED产生的光）的刺激后，量子点中的电子吸收了光子的能量，从稳定的低能级跃迁到不稳定的高能级，而在稳定恢复时将能量以特定波长的光子放出。
量子点发光二极管产品性能：
1.量子点发光二极管产品能够进行商业化生产并能同有机发光显示屏（OLED）相竞争，制造OLED时，需要使用一个“阴罩”，当屏幕尺寸变大时，阴罩板容易发生热胀冷缩，会使得色彩等不够精确。
2.QLED的制造过程不需要使用阴罩，因此不会出现精确度减少的问题。另外量子点还可悬停在液体中，并使用多种技术让其沉积，包括将其喷墨打印在非常薄的、柔性或者透明的衬底上。
3.OLED还有一处不足其纯色需用彩色过滤器才能产生，而QLED从一开始就能产生各种不同纯色，也在将电子转化为光子方面优于OLED，因此能效更高，制造成本更低。
4.在同等画质下，QLED的节能性有望达到OLED屏的2倍，发光率将提升30%至40%。同时OLED可以达到与无机半导体材料一样的稳定性、可靠性。
量子点发光二极管研发现状：
1.QLED的发展也面临着两个挑战，其一是寿命短，最好的QLED寿命仅为1万小时，这对大尺寸显示屏来说还不够。其二是需要确保色彩能始终如一地再现。沙利文表示该公司已经在这两方面取得了很大进步，QLED即将开始商业化生产。
2.QDVision公司将与韩国LG显示器公司、比利时化学品公司Solvay合作，研发和制造这种新的QLED有源矩阵显示屏。QDVision公司将提供量子点技术，而LG则负责产品生产。
3.QDVision并非唯一一家研发量子点显示屏技术的公司，位于美国硅谷的Nanosys公司也在研发相关新产品，其产品中的一个液晶显示屏背光灯上有很多量子点，以提高能效和色质。
量子点发光二极管成功制备：
1.中国科技部973项目和国家自然科学基金委创新群体和重点项目的支持下，中科院化学所有机固体院重点实验室的科研人员与美国OceanNanoTech公司以及美国宾州州立大学合作，在半导体量子点发光二极管(QD-LED)的研究方面取得重要进展。
2.化学所有机固体室的研究人员使用美国OceanNanoTech公司制备的高质量的具有核壳结构的CdSe/ZnS和CdSe/CdS/ZnS纳晶量子点，同时使用聚三苯胺(poly-TPD)为空穴传输层、八羟基喹啉铝(Alq3)为电子传输层，通过调节量子点尺寸以及通过器件结构和各层厚度的优化，制备了可发红、橙、黄、绿四种颜色光的QD-LED器件，其最大亮度分别达到9064(红光)、3200(橙光)、4470(黄光)和3700(绿光)cd/m2，分别为各色光QD-LED文献报道的最高值。同时，这些QD-LEDs还具有较低的启亮电压(3-4V)、改进的效率(1.1-2.8cd/A)、高的色纯度(电致发光谱半峰宽30nm左右)和较长的工作寿命。
3.QD-LED具有与聚合物发光二极管(PLED)类似的器件结构和可溶液加工的特点，其发光层由半导体量子点(QDs)胶体溶液旋涂制成，因而具有与PLED同样的制备过程简单、成本低、可制成柔性器件等优点。同时，QD-LED与PLED相比，还具有发光色纯度高(发光半峰宽窄)、发光颜色可通过控制量子点尺寸大小进行调节等突出优点。除此之外，QD-LED还是半导体纳晶的一个重要应用领域。因此对QD-LED的研究引起了薄膜电致发光器件和半导体纳晶研究工作者的极大关注。