全国十大量子点科研成果盘点
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近年来，随着城市景观亮化、文旅夜游产业的兴起，照明与显示的融合趋势也愈演愈烈。在这样的产业大趋势下，一款人类至今发现的最好发光材料——量子点逐渐暂露头角，成为了照明与显示产业兑现更多科技创新价值的未来大方向。 对此，中国照明网通过展示近一年来全国量子点前沿科技成果，为当前“疫”境下寻求破局立新的照明人带来重要的应用技术参考。 一、高发光方向性量子点 今年3月，中国科学技术大学中科院微观磁共振重点实验室研究人员与加拿大多伦多大学合作，在量子点合成过程中，引入晶格应力，调控量子点的能级结构，成功获得具有高度发光方向性的量子点材料。
两高校研究人员使用背焦面成像等手段，确认了该量子点材料的发光偏振，发现88%的面内偏振占比使该材料具有很强的发光方向性，此发光方向性的提升可以将QLED的效率极限从30%提升到39%。 该研究成果在胶体量子点发光材料领域得到应用后，将为未来制造超高效率的QLED器件提供一种新的解决思路。 二、QLED用蓝光量子点 2021年11月，河南大学研究人员通过在尺寸大于体玻尔直径的ZnSe核上生长ZnS薄壳，合成了蓝色发光量子点。 该高校研究人员所制备量子点的量子产率高达95%，发射宽度极窄约为9.6纳米。该量子点ZnSe核的尺寸减小了QDs和LED中相邻层之间的能级差异，并改善了电荷传输。 这些高质量蓝色发光量子点推广应用后，其制作的LED将显示出明亮的纯蓝色发射光，外部量子效率将达到12.2%，工作寿命相对较长，对下一代电致发光显示器的制造具有重要的作用。 三、冷却造ZnSeTe基量子点 今年2月，南京理工大学研究人员通过冷却工程调控激发态，研制出了高质量的环保型ZnSeTe基量子点，证明环保量子点在实际应用中的可行性。
为了提高量子点的发光效率，研究人员采用不同的冷却速率来冷却反应溶液，再用冰水冷却、自然风冷和炉冷来调节反应等方式终止或冷却的速度。经过冷却优化后，研究人员发现，ZnSeTe量子点表现出高量子发光效率(>90%)，超过了此前世界纪录，具有良好的稳定性，可与传统的硒化镉(CdSe)量子点相媲美。 基于优异的光学性能，冷却优化后的ZnSeTe量子点不仅在光通信系统中具有高调制带宽和高数据传输速率的潜力，还在高性能的白光发光二极管(WLED)还具有良好的光通信能力，可用作环保可见光通信的光源。 四、ACGSe四元合金量子点 2021年7月，复旦大学研究人员通过有机相一锅法合成了Ag-Cu-Ga-Se(ACGSe)四元合金量子点，实现了71.9%的高量子产率以及510-620 nm的可调谐发射效果，展示了该量子点在应用端的强大潜力。 该研究工作中，研究人员通过有机相单锅法，并包覆ZnSe壳层，极大的改善了量子点的发光特性，同时通过合成过程中不同条件进行的系统优化，并对不同批次包覆后的量子点进行量子产率(Table S2)测试，得到最高量子点为Shell-6条件下的71.9%，为后续的发射调谐以及LED器件应用奠定了基础。 基于ACGSe/ZnSe量子点优异的荧光性能，研究人员还对其在白光LED领域应用的潜力进行了探究，通过将制备的量子点粉末与树脂一起封装在450 nm发射的蓝光InGaN芯片上，通过ACGSe/ZnSe量子点的比例可以轻松的实现从3221K到15170K的不同色温的白光调谐，从而表明该量子点是一种绿色环保的理想荧光材料，具有可观的实际应用前景。 五、CsPbBr3量子点电致发光器件 2021年9月，广东省科学院半导体研究所新型显示团队与中科院长春应用化学研究所相关团队合作，利用高价金属镓离子对全无机钙钛矿量子点CsPbBr3表面进行钝化修饰，制备出具有高光电效率的CsPbBr3电致发光器件。
该器件制备过程中，研究人员重点研究了金属镓离子源对CsPbBr3量子点的表面钝化机制和性能影响。通过金属镓离子的修饰，研究人员成功降低了CsPbBr3量子点表面缺陷态密度，从而提高了荧光量子效率;同时，通过镓离子对量子点表面有机配体的部分替代，研究人员也提高了量子点载流子的传输能力。 基于该量子点材料制备的电致发光器件，其最高亮度提高了2倍，电流效率提高了9倍以上，器件寿命提高了7倍以上，在发光二极管(LED)和新型显示领域具有广阔的应用前景。 六、AIGS四元合金量子点 2021年5月，南昌航空大学研究人员通过溶剂热法合成了Ag-In-Ga-S四元合金量子点，为白光LED光学性能的提升提供了更多技术依据。 该量子点研究过程中，研究人员通过双高斯模型对其光谱和视觉、非视觉效应进行计算，通过对光谱功率分布(SPD)对褪黑素抑制指数(MSI)影响的实验结果与理论模拟对比，合成了发射可调的高效率AIGS/ZnS核/壳量子点用于制造具有高视觉性能和满足非视觉性能的白光LED以红色和绿色发光的AIGS/ZnS量子点为色转换层，制备出了高显色指数、高发光效率的器件。 研究结果也表明，宽FWHMs的AIGS/ZnS量子点不含重金属元素更适合制作视觉性能高、MSI值可调的健康环保白光光源，在照明领域有不俗的潜力与广阔的前景。 七、量子点发光忆阻器 2021年7月，福州大学与香港理工大学研究人员首次报道了一种用于实现光电人工传出神经的量子点发光忆阻器(LEM)。
两高校研究人员首次在单个量子点LEM 器件中结合了光接收器、光发射器和光突触的功能，并采用了新型双层电荷储存层结构，使得该器件在拥有发光高效率、高色纯等优点的同时，实现对外加光信号的感知和光生电荷的捕获，进一步调制了该器件的发光特性和光信号输出。 基于器件本身光通信，无需外部光源，该研究成果成功构建了一个光电人工传出神经系统来智能地控制机械手，从而消除传统基于电子信号的神经系统中的物理限制，将有力推动量子点发光技术的智能化应用，并促进人工光电神经系统的构建和实现。 八、离子液体CsPbBr3量子点 2021年5月，华南理工大学、北京大学的研究人员通过配体交换的方法成功地引入了1-烷基-3-甲基-咪唑阳离子，修饰后的量子点显示出较好的稳定性。 研究人员以常规热注射法制备的量子点为母体，通过配体辅助再沉淀(LARP)法和电致发光(LE)工艺，成功地制备出了咪唑阳离子(如1-十四基-3-甲基咪唑溴化铵)修饰的量子点。与母体量子点相比，修饰后的量子点，尤其是LE量子点，表现出更好的耐光稳定性和表面钝化性能，尽管其配体密度与传统量子点相比有了很大的降低。 结果表明，咪唑溴化铵修饰的量子点对胶体和粉末两种形式的量子点均表现出较好的表面钝化和稳定性，可广泛用于WLED的制备。 九、高效热稳量子点LED 2021年3月，上海交通大学环境科学与工程学院研究人员采用表面钝化策略，利用有机氟离子后处理钙钛矿量子点，首次实现环境温度处于100℃范围内量子点荧光性能近乎零淬灭，从而制备出具有优异抗“热淬灭”性能的LED电致发光器件。
研究人员以此量子点为发光层，所制备的LED电致发光器件获得室温下19.34%的外量子效率，器件原位变温测试显示70℃环境温度范围内仍保持高于初始的80%的外量子效率，而无氟处理的样品则衰减至初始的10%。 该研究不仅提高了量子点的荧光量子效率，为获得高性能器件提供可能，还增强了LED电致发光器件的抗热性，拓宽了LED器件在未来商业化的应用场景。 十、量子点电致发光面板 2021年12月，台湾清华大学材料系研究人员与台湾地区量子点材料供应商新华光能合作，采用经新华光能团队所设计及制造的量子点，结合清华大学研究团队的元件结构及制程操控技术，成功制作出全台湾地区第一个被动驱动的量子点面板。 该研究成果不仅简化了发光面板的制程步骤，大幅降低驱动条件，还加速量子点材料进入电致发光面板市场的速度。 多元化的制备方式，多样化的应用特点，作为照明与显示材料中的“百变星君”，量子点正承载着全国新一代照明人的梦想，点亮着未来照明强国之路带来无限的希望。
来源：中国照明网 作者：严志祥 |
