Rechèch Estati a Quantum Dot Materyèl ak aplikasyon yo nan jaden an nan fotoluminesans ak elèktroluminesans

Apre dekouvèt la nan anpil nouvo fenomèn fizik nan semi-conducteurs nanokristal [1-5], anpil aplikasyon potansyèl lè l sèvi avèk pwopòsyon pwen (QD) yo te dekouvri. Akòz efè a pwopòsyon pwopòsyonèl ak efè gwosè pwopòsyon, pwen semi-kondiktè pwopòsyon gen karakteristik sa yo nan spectre eksitasyon lajè, etwat demi-lajè, reglabl longèdonn ak pwosesis solisyon, elatriye, ki te resevwa anpil atansyon [6-9]. Apre plis pase 30 ane nan devlopman, materyèl pwopòsyon dot te reyalize yon" vèt sentèz wout" ;, ak pèfòmans yo te piti piti amelyore, sa ki pèmèt pwodiksyon an ak ekipman pou de pwodwi endistriyalize. Kounye a, aparèy fotoluminesan pou aplikasyon komèsyal yo te devlope, e seri aparèy sa yo te itilize nan ekleraj dirije. Ak jaden ekspozisyon [10-12]. Espesyalman nan jaden ekspozisyon an, pwen pwopòsyonèl tankou cdse gen lajè liy trè etwat, saturation koulè segondè, ak kapasite fò repwodiksyon koulè pou objè, ki ka rive jwenn plis pase 120% nan gam koulè ntsc [13,14], sa ki lakòz pifò televizyon nan mond lan te chache pa manifaktirè yo ak founisè ekran telefòn mobil yo. Depi SONY lage premye pwopòsyon dot televizyon an nan 2013, konpayi tankou TCL, Samsung, LG ak Nanojing Teknoloji te lage plizyè pwodwi pwopòsyon dot, ki kouvri anpil jaden tankou televizyon, telefòn mobil, ak monitè òdinatè [15,16]. Nan egzibisyon CES 2018 nan Etazini, TCL, Hisense ak lòt konpayi pouse pou pwopòsyon dot ekspozisyon teknoloji, ki pral siman ankouraje devlopman an plis ak kwasans nan pwopòsyon dot ekspozisyon. Li estime ke nan 2025, pwopòsyon dot montre ka okipe plis pase 30% nan mache a [17].

Revizyon sa a konsantre sou aplikasyon an nan pwopòsyon pwen photoluminescence ak aplikasyon pou electroluminescence nan-wo koulè ekleraj bon jan kalite ak teknoloji ekspozisyon. Devlopman nan pwen pwopòsyon te antre nan etap nan aplikasyon komèsyal soti nan ekleraj inisyal la jodi a' s fotoluminesans segondè koulè gam ekspozisyon ekleraj. Nan etap kap vini an, li ka imajine ke rediksyon an gradyèl nan pri a nan pwopòsyon pwen, sentèz la gwo-echèl, ak efò yo te fè pa manifaktirè tankou QD Vizyon, Samsung, ak LG nan pwopòsyon dot elektwolin, pral plis ankouraje gwo-zòn elektrisite nan pwen pwopòsyon. Komèrsyalizasyon nan aparèy elèktroluminesan.

2. pwen pwopòsyon koloidal

Pwen pwopòsyon koloidal anjeneral refere a kristal nano ki menm gwosè ak sentèz ak trete nan solisyon [18], ki ka inifòm gaye nan solisyon an. Sifas la nan pwen yo pwopòsyon kouvri ak yon kouch ligand òganik, ak ligand yo ki konekte pa lyezon kowòdinasyon. Nan sifas dot pwopòsyon an. Pwen pwopòsyon ki pi komen yo se semikondiktè nanopartikul ki konpoze de gwoup II-VII (cdse, CD, Znse, CD, Pbs, Pbse), gwoup III-VI (InP, InAs) oswa I-III-VII gwoup (cuIns2, AgIns2). Lè yo konbine eleman diferan ak ligand nan sentèz la, yo ka jwenn pwen pwopòsyon ki gen diferan mòfoloji ak pwopriyete [19,20].

Akòz efè a gwosè pwopòsyon ak pwopòsyon efè prizon, pa senpleman ajiste gwosè a nan pwen yo pwopòsyon prepare, spectre an ka kouvri tout longèdonn soti nan ble a tou pre-enfrawouj [21-23]. Pou egzanp, Kadmyòm selenid pwopòsyon pwen, lè gwosè a patikil sentetik ogmante de 2nm a 8nm, anba limyè iltravyolèt, koulè li yo ka tranzisyon soti nan ble a wouj [24]. Koulye a, nan Kadmyòm ki baze sou pwen pwopòsyon yo te pwouve gen ekselan pèfòmans [25], ak pwopòsyon pwen ki konpoze de Kadmyòm, zenk, Selenyòm, souf ak lòt eleman yo te antre nan etap aplikasyon an. An menm tan an, pwen pwopòsyon Kadmyòm-gratis tankou InP [26] yo tou nan pwosesis rechèch la; perovskite pwopòsyon pwen yo tou kounye a yon sistèm rechèch popilè, men estabilite nan perovskite pwopòsyon pwen se toujou yon pwoblèm. Revizyon sa a konsantre sou pwen koloidal semi-conducteurs pwopòsyon.

2.1. Devlopman nan pwopòsyon sentèz dot

Sentèz pwen pwopòsyon te jwe yon wòl desizif nan devlopman pwen pwopòsyon. Se sèlman pwen pwopòsyon ki estab ak serye ki ka jwenn pou mete fondasyon pou rechèch ak aplikasyon endistriyèl yo. Dapre sistèm nan sentèz pwen pwopòsyon, li se divize an faz dlo ak sistèm faz lwil oliv, men estabilite nan pwen pwopòsyon sentetize nan faz dlo a se pòv, sede a pwopòsyon se ki ba, distribisyon an gwosè se lajè, epi li se fasil aglomere ak presipite, e li te piti piti elimine [27]. Nan sistèm faz lwil oliv la, anjeneral ki gen ladan nan sòlvan an òganik segondè pwen bouyi nan yon tanperati ki nan 120-360 ° C, précurseur a reyaji yo fòme nwayo yo nan pwen pwopòsyon ak sispann kwasans lan pa refwadisman ki vin apre [25,28,29]. Nan lane 2001, Peng [29] ak lòt moun te prepare anpil bon kalite cdse, cds, ak cdte pwopòsyon pwen lè l sèvi avèk oksid Kadmyòm, ki gen toksisite ki ba ak reyaktivite. Lè sa a, an 2002, yo te pwopoze yon sistèm sòlvan ki pa kowòdone [30], ki se kounye a sistèm ki pi itilize a. Sistèm nan octadecene lajè, solisyon sa a ki ba-k ap fonn, wo-bouyi, prepare avèk siksè CD pwopòsyon pwen nan yon atmosfè Ar. Sistèm sentèz sa a pa bezwen reyaji nan yon anviwònman anidrid, epi reyaksyon an twò grav, bon jan kalite nwayo kristal la fasil pou kontwole, repwodibilite eksperyans lan bon, pwosesis preparasyon an senplifye, epi li ke yo rekonèt kòm [ GG] quot; vèt sentèz wout" ;. Li se kounye a akademikman ak endistriyèl Yo tout sentèz lè l sèvi avèk metòd sa a.

Nan 10 dènye ane yo, metòd mikwo-reyaksyon an te amelyore tou. Metòd sa a ka itilize pou pwodwi nanokristal sou yon gwo echèl epi yo gen bon kontwòl sou pwopriyete fizik ak chimik. Akòz ogmantasyon nan kontwole nan raktor la, entegrasyon an nan detèktè ki ka analize nan tan reyèl nan chak etap pwosesis ak optimize nan algorithm nan ogmante pwodiksyon an te fè amelyorasyon sa a posib [31,32]. Koloid nanokristalin yo te avèk siksè sentetize nan mikroaktè, tankou cdte, cdse, InP [33,34], e menm cdse / Zns ak Znse / Zns nwayo / koki pwen pwopòsyon [35]. Malgre ke metòd mikrorektè a ka ranplase sentèz pakèt, amelyorasyon adisyonèl yo bezwen pou sentetize nanokristal ak konpozisyon pi konplèks, fòm, ak pwopriyete fluoresans kontwole.

Figi 1 Istwa devlopman pwen pwopòsyon yo

2.2. Quantum dot estrikti konsepsyon ak optimize

Pwen Quantum yo piti nan gwosè epi yo gen yon gwo zòn sifas espesifik. Tou depan de gwosè yo, ~ 10% -80% nan tout atòm yo sitiye sou sifas la, kite sèlman sit distribisyon pasyèl. Sa yo lyezon pandye sifas enstore aji kòm pyèj chaj efikas, sa ki ka anpil diminye sede a pwopòsyon, epi yo ka byen fasil reyaji avèk oksijèn epi yo vin enstab [36]. Premye estrateji pou boure obligasyon pendant sa yo se nan pasivasyon òganik. Nan pwosesis sa a, apwopriye ligand òganik ka itilize kòm kowòdinasyon an nan atòm sifas epi li ka tou amelyore solubility nan pwen pwopòsyon nan yon sòlvan bay yo. Ligand tipik gen ladan trioctyl fosfin (toP), trioctyl fosfin oksid (toPo), asid oleik (oA) ak divès kalite amine gra (tankou oleylamine, octylamine, elatriye) [37,38]. Lè l sèvi avèk ligand sifas sa yo, ka sede a pwopòsyon ki ba nan pwen pwopòsyon unpassivated (anjeneral< 1%)="" ka="" pasyèlman="" ogmante="" a="" ant="" 1%="" ak="" 50%.="">

Yon solisyon pi jeneral simonte enstabilite nan nwayo a se epitaxially grandi yon kouch koki inòganik alantou nwayo a. Tou depan de ki jan bor yo nan bann kondiksyon (cB) ak valans bann (VB) nan materyèl la esansyèl yo aliyen ki gen rapò ak nwayo-koki a, chwa a espesifik nan nwayo ak materyèl koki ka detèmine diferan estrikti elektwonik e konsa gen diferan fluoresans karakteristik. Atravè preparasyon an nan diferan inòganik heterostructures nwayo / koki, distribisyon an espasyal nan elektwon ak twou nan pwopòsyon pwopòsyon ka jisteman kontwole bay modulation ki nesesè nan pwopriyete optik, elektwonik ak chimik pou adapte yo ak nan yon pakèt domèn potansyèl. Bawendi [38] ak Alivisatos [40] rapòte etid detaye sou kwasans lan nan cdse / Zns ak cdse / cds, mete aksan sou enfliyans nan konpozisyon koki ak epesè sou delokalizasyon konpayi asirans lan, ak pwopoze enpòtan koòdone nwayo / koki lasi souch. Pami tout metòd sentetik yo itilize pou devlope pwen nwayo / koki pwopòsyon, kontinyèl iyon kouch adsorption ak reyaksyon (sILAR) konplo devlope pa Li [41] et al. te toujou pi komen an. Sepandan, depi pwosedi a sILAR se nòmalman konsome tan ak konplike, pwopòsyon pwen prepare pa" yon sèl-po metòd" gen tou pwodiksyon pwopòsyonèl segondè. Mikwo ond lan ki ede nan sentèz cdse / cds / cdZns nwayo / milti-koki pwopòsyon pwen [42] gen gwo luminesans ak estabilite ekselan. Metòd sa a prezante kèk avantaj nan sentèz piki ki baze sou, tankou selektivite deklanchman nan précurseur, segondè repwodibilite pakèt-a-pakèt, ak prèske kontinyèl pwodiksyon nanokristal. Yon lòt" yon sèl-po metòd" yo itilize pou prepare kouch koki CDS / ZNS ak kwasans gradyan andeyò nwayo CDSE a. Akòz koòdone nan kristal kontwole ant de kouch yo koki nan yon tanperati ki wo nan 310 ° C, li gen sou 90% nan pwopòsyon an Sede [43].

Sepandan, materyèl debaz yo ak koki yo anjeneral gen diferan paramèt lasi; Se poutèt sa, domaj estriktirèl ki gen tandans parèt nan koòdone nan nwayo-koki bay yon kanal atenuasyon ki pa radyatif, ak estrikti sa a ap diminye tou pwodiksyon an pwopòsyon nan pwopòsyon pwen. Se poutèt sa, nan adisyon a konsidere estrikti elektwonik la nan materyèl nan tèt li, koki an dwe ajiste kòmsadwa pou enkonparans lasi minimòm ant nwayo a ak koki a pou fè pou evite domaj estriktirèl [44]. Yo nan lòd yo rezoud pwoblèm sa a, yon metòd posib se sèvi ak alyaj oswa kouch koki gradyan kòm yon kouch tanpon. Nan estrikti sa a, yo itilize yon kouch alyaj ki gradyèlman chanje soti nan yon materyèl nan yon lòt pou soulaje souch ki koze pa enkonparans lasi. An 2005, gwo klète CDSE / CDS / Zn0.5cd0.5s / ZNS milti-koki pwen pwopòsyon yo te sentèz la pou premye fwa [45], ak konsèp sa a te pwopoze. Pa piti piti chanje kouch alyaj ki genyen ant ZNS yo ki gen yon pi gwo enkonparans lasi ak CDS yo, yo jwenn yon sede pi wo pwopòsyon. Konsèp sa a se lajman aplikab nan divès kalite materyèl pwopòsyon dot. Anplis de sa, alyaj sa a gradyan ka efektivman anpeche ki pa radyatif recombinasyon Auger. Anplis de sa nan jeni kokiy diferan ak paramèt lasi diferan pou elèktroluminesans, kouch nan alyaj gradyan ka diminye tou ki pa radyatif Auger rekombinasyon. Pou amelyore pousantaj la pouri anba tè, kidonk amelyore efikasite pwopòsyon ekstèn nan elektwolizansans [46].

3. Photoluminescence aplikasyon pou pwopòsyon pwen

Avèk optimize kontinyèl nan metòd sentèz, konsepsyon estriktirèl ak amelyorasyon gradyèl nan pèfòmans pwopòsyon dot, rechèch la ak komèsyalizasyon nan aparèy fotoluminescans pwopòsyon dot yo tou toujou ap te pote soti [47-50]. De aplikasyon yo nan fotoluminesans yo se sitou aplikasyon an ekleraj endèks rann koulè segondè lè l sèvi avèk pwoteksyon an plen-spectre nan limyè vizib nan pwen pwopòsyonèl yo ak aplikasyon an nan ekleraj la ekspozisyon lè l sèvi avèk Pleasant la emisyon etwat.

Figi 2 Avantaj ki genyen nan pwopòsyon pwen nan (a) ekspozisyon ak (b) ekleraj

3.1. Segondè endèks rann koulè aparèy ekleraj eta solid

Aparèy ekleraj tradisyonèl limyè blan solid yo souvan konpoze de dyòd limyè ki emèt GAN ak YAG: CE jòn fosfò latè ra [51], men limyè blan sa a ki ap dirije souvan montre distribisyon tanperati koulè segondè (CCT> 5000K) ak ba endèks rann koulè (CRI).< 70)="" fwhm="&" quot;"=""> 60nm) ak pèt sa a pa ka evite. Nan contrast, tunabilite nan pwen pwopòsyon nan spectre an limyè vizib pèmèt pou plis konbinezon koulè kontwole, ak mwatye lajè a nan spectre an se relativman etwat (FWHM=~ 30nm), ki ka jenere pi wo-bon jan kalite limyè blan ak yon jisteman Customized spectre (cRI> 90) [55]. An 2008, Nizamoglu et al. [56] etidye mekanis nan ki pwen CDSE / ZNS pwopòsyon ka emèt limyè wouj ak vèt, ak la pou premye fwa enkapsule pwen yo pwopòsyon nan yon chip ble dirije jwenn limyè blan. Estrikti sa a ibrid nan pwen pwopòsyon se youn nan metòd yo byen bonè nan lè l sèvi avèk poul ble jenere-wo kalite limyè blan. Premye aplikasyon komèsyal pwen pwopòsyon yo te nan ekleraj solid; nan 2010, QD Vizyon nan Etazini yo ak Nanojing Teknoloji Lachin nan prezante pwopòsyon dot refwadisman-a-chofe aparèy ak aplike yo nan pwodwi ekleraj dirije.

Youn nan fason yo sèvi ak pwen pwopòsyonèl yo prepare aparèy ekleraj solid ak endèks rann koulè segondè se sèvi ak fosfò ak pwopòsyon pwen melanje, epi sèvi ak ekselan spectre limyè wouj la nan pwopòsyon pwen pou konpanse pou spectre nan fosfò, konsa tankou reyalize segondè koulè rann endèks limyè blan emisyon. chung [57] melanje limyè wouj cdse / Znse nwayo / koki pwen pwopòsyon nan pi wo a YAG: ce fosfò ak pake li nan ki ap dirije a, sa ki ka ogmante endèks la rann koulè a ​​92; siffalovic [58] elatriye itilize cdse / Znse pwopòsyon pwen Melanje ak fosfò ak te fè nan yon fim mens, endèks la rann koulè nan aparèy la limyè blan pake rive 92; Xie [59] et al. optimize estrikti a nan pwopòsyon pwen ak fosfò ak enkapsule kouch fosfò a sou fim nan pwopòsyon dot amelyore efikasite nan lumèn Pou 110lm / W ak endèks la rann koulè rive nan 90.

Yon lòt metòd se pran avantaj de spectre an reglabl nan pwen pwopòsyon epi sèvi ak pwopòsyon pwen ak diferan emisyon tèt pou anbalaj. Lee [60] et al. adistans enkapsule wouj ak vèt limyè ki emèt pwen pwopòsyonèl InP, kowòdone koulè blan limyè ki ka rive (0.27, 0.23); shin [61] et al. itilize twou vid ki genyen lè yo enkapsule pwen pwopòsyon sou bato ki ap dirije koule ak résine silikon. Endèks la rann koulè rive nan 81; Lin [62] et al. melanje pwen pwopòsyonèl nan diferan koulè cdse / Zns sou yon substra fleksib ak itilize yon sous limyè iltravyolèt kòm limyè a eksitasyon, ak endèks la rann koulè ki pi wo rive nan 96.

Anplis de sa, entwodiksyon de iyon optik aktif dopan nan pwen pwopòsyon yo ka entwodui tèt emisyon malpwòpte nan spectre emisyon pwen pwopòsyon yo, ki ka konbine avèk lòt limyè ki emèt pou fòme limyè blan. Sa a se prensip la nan lè l sèvi avèk iyon doped emèt limyè yo prepare poul limyè blan. . Konpare ak pwen pwopòsyon ki pa doped, pik enpurte a se wouj-deplase relatif nan pik emisyon bann-kwen nan lame a, ki ogmante chanjman nan Stokes, kidonk diminye enfliyans nan pwopòsyon dot pwòp tèt ou-absòpsyon; an menm tan an, konpare ak materyèl lumineux doped Paske materyèl ki pa doped gen pi wo estabilite fotochimik ak tèmik [63]. Selon rapò literati, poul blan ki prepare pa emisyon ion dopan ka apeprè divize an twa kategori: dopan Mn2+, dopan cu2+, ak ko-dopan Mn2+ ak cu2+. Xu [64] et al. sentèz CD / Zns pwopòsyon pwen dopan ak iyon Mn2+ pa" flash" metòd, ak pake blan poul ak YAG: ce fosfò, ak endèks rann koulè li yo te rive 80; Wang [65] Et al. sentèz CD / Zns pwopòsyon pwen doped ak iyon cu2+, ki amelyore fluoresans la nan bann wouj la, ak yon endèks rann koulè nan {{16}}; Wang [66] et al. doped Mn2+ nan nwayo a Znse ak cu2+ nan koki a Zns. , Fè li montre emisyon doub-pik, aparèy la limyè blan pake rive nan 95, ak efikasite nan lumèn se 73.2lm / W, ki te gen yon pwospè ki pi wo.