Каковы разработки по применению квантовых точек в фотолюминесценции и электролюминесценции?

После открытия многих новых физических явлений полупроводниковых нанокристаллов [1-5] было обнаружено множество потенциальных приложений с использованием квантовых точек (КТ). Из-за эффекта квантового ограничения и квантового размерного эффекта полупроводниковые квантовые точки обладают такими характеристиками, как широкий спектр возбуждения, узкая полуширина, регулируемая длина волны и обработка решения и т. Д., Которым уделяется большое внимание [6-9]. После более чем 30 лет разработки материалы с квантовыми точками достигли «зеленого» пути синтеза &, и их характеристики постепенно улучшились, что позволило производить и поставлять промышленные продукты. В настоящее время разработаны фотолюминесцентные устройства для коммерческого применения, и эта серия устройств используется в светодиодном освещении. И отобразите поле [10-12]. Особенно в области отображения квантовые точки, такие как cdse, имеют чрезвычайно узкую ширину линии, высокую насыщенность цвета и сильные возможности воспроизведения цвета для объектов, которые могут достигать более 120% цветовой гаммы ntsc [13,14], что вызывает у большинства телевизоров в мире Востребован производителями и поставщиками экранов для мобильных телефонов. С тех пор, как SONY выпустила первый телевизор с квантовыми точками в 2013 году, такие компании, как TCL, Samsung, LG и Nanojing Technology, выпустили несколько продуктов на основе квантовых точек, охватывающих многие области, такие как телевизоры, мобильные телефоны и компьютерные мониторы [15,16]. На выставке CES 2018 в США TCL, Hisense и другие компании продвигали технологию отображения квантовых точек, которая, несомненно, будет способствовать дальнейшему развитию и росту отображения квантовых точек. По оценкам, к 2025 году дисплеи с квантовыми точками могут занять более 30% рынка [17].

В этом обзоре основное внимание уделяется применению квантовых точек для фотолюминесценции и электролюминесценции в высококачественном освещении и технологиях отображения. Разработка квантовых точек вошла в стадию коммерческого применения от первоначального освещения до сегодняшней фотолюминесцентной подсветки дисплея с широким цветовым охватом. На следующем этапе можно представить, что постепенное снижение стоимости квантовых точек, крупномасштабный синтез и усилия, прилагаемые такими производителями, как QD Vision, Samsung и LG в области электролюминесценции квантовых точек, будут способствовать дальнейшему развитию электричество большой площади квантовых точек. Коммерциализация электролюминесцентных устройств.

2. Коллоидные квантовые точки.

Коллоидные квантовые точки обычно относятся к наноразмерным кристаллам, синтезируемым и обрабатываемым в растворе [18], которые могут быть равномерно диспергированы в растворе. Поверхность квантовых точек покрыта слоем органических лигандов, которые соединены координационными связями. На поверхность квантовой точки. Наиболее распространенными квантовыми точками являются полупроводниковые наночастицы, состоящие из группы II-VII (cdse, cds, Znse, cds, Pbs, Pbse), группы III-VI (InP, InAs) или группы I-III-VII (cuIns2, AgIns2). Комбинируя различные элементы и лиганды в синтезе, можно получить квантовые точки с разной морфологией и свойствами [19,20].

Благодаря квантовому размерному эффекту и эффекту квантового ограничения, просто регулируя размер подготовленных квантовых точек, спектр может охватывать все длины волн от синего до ближнего инфракрасного [21-23]. Например, квантовые точки селенида кадмия, когда размер синтетических частиц увеличивается с 2 нм до 8 нм, в ультрафиолетовом свете их цвет может переходить с синего на красный [24]. В настоящее время квантовые точки на основе кадмия доказали свою превосходную эффективность [25], и квантовые точки, состоящие из кадмия, цинка, селена, серы и других элементов, вошли в стадию применения. В то же время квантовые точки без кадмия, такие как InP [26], также находятся в процессе исследований; Перовскитные квантовые точки также в настоящее время являются популярной исследовательской системой, но стабильность перовскитных квантовых точек все еще остается проблемой. Этот обзор посвящен коллоидным полупроводниковым квантовым точкам.

2.1. Развитие синтеза квантовых точек

Синтез квантовых точек сыграл решающую роль в развитии квантовых точек. Только стабильные и надежные квантовые точки могут быть получены, чтобы заложить основу для исследований и промышленных приложений. Согласно системе синтеза квантовых точек, она разделена на водную фазу и систему масляной фазы, но стабильность квантовых точек, синтезированных в водной фазе, низкая, квантовый выход низкий, распределение по размерам широкое, и легко агломерируется и осаждается и постепенно удаляется [27]. В системе масляной фазы, обычно включаемой в органический растворитель с высокой температурой кипения при температуре 120-360 ° C, предшественник реагирует с образованием зародышей квантовых точек и останавливает рост путем последующего охлаждения [25,28,29]. В 2001 году Пэн [29] и другие успешно получили высококачественные квантовые точки cdse, cd и cdte с использованием оксида кадмия, который обладает низкой токсичностью и реакционной способностью. Затем в 2002 году была предложена система некоординирующих растворителей [30], которая в настоящее время является наиболее часто используемой системой. Широкая октадеценовая система, этот легкоплавкий, высококипящий раствор, успешно позволила получить квантовые точки КД в атмосфере аргона. Эта система синтеза не требует взаимодействия в безводной среде, реакция протекает мягко, качество кристаллического ядра легко контролируется, воспроизводимость эксперимента хорошая, процесс приготовления упрощен, и он известен как [ GG] quot; зеленый путь синтеза" ;. В настоящее время академически и промышленно все они синтезированы с использованием этого метода.

За последние 10 лет метод микрореакций также был усовершенствован. Этот метод можно использовать для производства нанокристаллов в больших масштабах и хорошо контролировать физические и химические свойства. Благодаря увеличению управляемости реактора, интеграция датчиков, которые можно анализировать в реальном времени на каждом этапе процесса, и оптимизация алгоритма для увеличения производительности сделали это улучшение возможным [31,32]. Нанокристаллические коллоиды были успешно синтезированы в микрореакторах, таких как cdte, cdse, InP [33,34], и даже cdse / Zns и Znse / Zns квантовых точек ядро ​​/ оболочка [35]. Хотя метод микрореактора может заменить периодический синтез, необходимы дополнительные улучшения для синтеза нанокристаллов с более сложным составом, формой и контролируемыми флуоресцентными свойствами.