日前,三星在《自然》上发布了一项关于新量子点材料的研究——《Highly efficient and stable InP/ZnSe/ZnS quantum dot linght-emitting diodes》。

这项研究发展了一种无镉量子点的合成策略,并实现了优异的QLED发光性能,有望很快在商业显示器中使用。

该研究主要在降低了中心能量逃逸的同时加快了电流吸收,效率提高了21.4%,二极管寿命更是达到100万小时。



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2018年3月8日,三星电子在美国纽约华尔街发布了2018全新QLED TV电视。量子点显示技术正式走入生活。但是,令人意外的是,时至今日,量子点显示技术依旧没有没有普及,这究竟是为什么呢?


首先来了解一下什么是QLED?QLED发光原理类似于OLED,不过使用的并非是有机发光材料,而是选用锌、镉、硒和硫等无机材料。


但是,就目前上市的产品来看,并没有一款是真正的自然发光量子点二极管,而是在LCD面板上加装一层QD背光膜。


在加装这层QD膜之后,LCD色彩不够鲜艳的问题能够得到很好的解决。


来源:三星

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至于为什么不采用纯粹的QLED,是因为QLED技术还处于刚刚起步阶段,存在可靠性/效率低、蓝色元件寿命不稳定、溶液制程研发困难等问题。因此业内认为现阶段离商用化至少需要10年以上。


目前,红光,绿光和蓝光QD-LED的效率分别达到了20.5%、21.0%和19.8%,但是这之中的量子点大多含有有毒的镉成分。而基于磷化铟(InP)的材料和器件的性能仍然远远落后于含镉的同类材料和器件。


因此,改善器件的操作稳定性并避免使用有毒的镉成分,成为了QLED商用的关键问题。


不过,《自然》刊登的研究显示,三星院士Eunjoo Jang博士和组首席研究员Yu-Ho Won博士取得突破性成果,将磷化铟为光源材料的量子点发光二极管的寿命、效率推高到可商用的程度。


研究主要降低了中心能量的逃逸同时加快了电流吸收,效率提高了21.4%,二极管寿命更是达到100万小时。



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此前,阻碍自发光QLED显示技术的主要障碍是如何替代掉镉,镉虽然是完美的无机光源材料,可对人类的毒性大,替代材料磷化铟的问题在于能量效率一直提不上来。


有鉴于此,三星先进技术研究院Eunjoo Jang团队报道了一种尺寸均匀的InP为内核,高度对称的Core-Shell结构QD的合成方法,其量子产率约为100%。


这种特殊的方法是在初始ZnSe壳的生长过程中添加氢氟酸,以蚀刻掉氧化InP核表面,然后在340 ℃下实现高温ZnSe的生长。工程化的壳层厚度可抑制能量转移和俄歇复合,以保持高发光效率,并且初始表面配体被较短的配体取代,以实现更好的电荷注入。


来源:网络


经过优化的InP/ZnSe/ZnS QD-LED的最大外部量子效率为21.4%,最大亮度为100,000cd m-2,在100 cd m-2的条件下使用寿命长达一百万小时,该性能可与最新的含镉QD-LED媲美。


这项研究发展了一种无镉量子点的合成策略,并实现了优异的QLED发光性能,这些基于InP的QD-LED有望很快在商业显示器中使用。 


目前三星的QLED电视使用不含镉的量子点制造,但也不是直接将量子点作为发光源。


三星于10月曾宣布到2025年将投资110亿美元生产量子点屏幕,2021年将开始生产。但至于这一自发光QLED显示屏的商业化,则至少要等到2025年才能看看是否确实可行。