河南大學與多校合作獲得突破性進展,實現兼具高亮度高效率的量子點發光二極管(QLED)

  • 时间:
  • 浏览:7
  • 来源:很很撸很很操在线视频_色拍拍在线精品视频_男人女人黄 色视频

近期,我校特種功能材料教育部重點實驗室與中國科學技術大學、深圳大學、鄭州大學等院校實驗與理論合作,在量子點發光二極管(QLED)領域取得突破性研究進展,相關成果以“兼具高亮度高效率的可見光區量子點發光二極管”(Visible quantum dot light-emitting diodes with simultaneous high brightness and efficiency)為題,於2019年2月21日以長文形式在《自然•光子學》(Nature Photonics, 2019, 13, 192–197)上在線發表。實驗室申懷彬教授為論文第一作者,第二作者為側重理論的中科大本科生研究助理高強;實驗室杜祖亮教授、李林松教授和中科大張振宇教授為共同通訊作者。

眾所周知,隨著上世紀九十年代氮化鎵基高亮度藍光LED的突破(三位日本科學傢因此獲得瞭2014年諾貝爾物理獎),開啟瞭LED照明和顯示的新時代。基於半導體量子點的QLED,由於具有更好的單色性、色彩飽和度和較低的制備成本等優點,在顯示和照明領域展現出廣闊的應用前景。其中發光亮度、外量子效率和壽命是QLED走向應用的關鍵指標。經過近幾年的快速發展,其各項指標都得到瞭大幅度提升;但在以往的工作中,總是高亮度時效率太低、高效率下亮度太低。如何在高亮度的同時保持高效率、且具有長壽命和高穩定性,是QLED領域亟需解決的難題,也是制約其在高亮高效顯示和照明領域應用的關鍵技術瓶頸。

(圖1. CdSe/ZnSe 核殼結構量子點球差電鏡圖,取自中科大林嶽博士)

在該項工作中,研究團隊通過設計構築以硒為陰離子貫穿元素的核殼層狀量子點(CdSe/ZnSe,見圖1),優化瞭發光層能級與傳輸層能級的匹配,提高瞭載流子的註入效率和平衡,從而實現瞭器件整體性能的大幅度提升。尤為突出的是,團隊在可見光區標志性的紅綠藍三元色QLED器件上,獲得的最高亮度和外量子效率分別達到356,000 cd/m2、614,000 cd/m2、62,600 cd/m2和21.6%、22.9%、8.05%,其中紅綠兩色的亮度和效率以及藍色的亮度都是目前國際上的最高記錄(見圖2)。該工作突破瞭以往QLED在高亮度下低效率、高效率下低亮度的關鍵難題,首次實現瞭兼具高亮度高效率的紅綠藍QLED器件。在器件穩定性方面,紅色和綠色QLED器件的壽命達到160萬小時以上,藍色的壽命達到7000小時以上,其中綠色和藍色器件的壽命也是目前的世界最長紀錄。研究結果原理上展示瞭QLED在顯示與照明兩大領域應用的可能性。

(圖2. 紅綠藍三色QLED器件性能圖與已有工作比較)

這些突破性的進展,得益於團隊實驗與理論研究的互動性合作。在該項研究中,通過理論計算和模擬所建立的器件模型以及所提出的“有效亮度”的概念,不僅為材料體系的選擇以及器件工作機制的理解提供瞭新的物理基礎,也為未來QLED領域在量子點材料體系的設計和器件的進一步優化等方面提供瞭新思路。

本工作得到瞭國傢自然科學基金委、科技部、河南省科技廳、河南省發改委和河南大學支持。Nature Photonics是Nature旗下聚焦在光學領域的頂級期刊,最新影響因子為32.521。

論文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41566-019-0364-z

(河南大學 特種功能材料教育部重點實驗室/高效顯示與照明技術國傢地方聯合工程中心)