新型量子點LED：效率更高、成本更低！

當代寶貝 · 發(fā)表于 2018-1-25 17:04

導讀

近日，韓國科學技術院（KAIST）的研究團隊通過設計金屬納米結(jié)構基板，成功提升了量子點發(fā)光二極管技術的效率。

背景

在顯示技術領域，相信大家對于LED、OLED等新技術都不會陌生，筆者之前也介紹過有關這些技術的創(chuàng)新成果。但是說到QLED，大家或許會有點陌生，然而今天介紹的創(chuàng)新成果又恰好與QLED相關。

什么是QLED？它是 Quantum Dot Light Emitting Diodes 的縮寫，中文就是“量子點發(fā)光二極管”，它是一種不需要額外光源的自發(fā)光技術。為了更好的理解QLED，讓我們先重溫一下量子點（QD）技術。

量子點，是一系列極其微小的半導體納米晶體（尺寸在100納米以下），肉眼根本無法察覺。正是由于尺寸極小，所以其內(nèi)部電子在不同方向上的運動都會受到限制。因此其光學和電子屬性不同于大型粒子，它們會具有量子限域效應、表面效應、量子隧道效應、介電限域效應等特殊的物理效應。

當半導體晶體達到納米尺寸后，通過對這種納米半導體材料施加一定的電場或光壓，不同大小的半導體納米晶體就會發(fā)射出不同頻率的光，如果是在可見光頻譜范圍內(nèi)的話，最明顯的就是顏色的變化。

（圖片來源于：維基百科）

量子點技術的應用領域?qū)拸V，例如半導體晶體管、太陽能電池、LED、量子計算、醫(yī)療成像等。其中，與LED技術相結(jié)合就變成了QLED。QLED的發(fā)光中心由量子點構成。其發(fā)光形式有兩種：一是采用在GaN基LED中作為光轉(zhuǎn)換層，有效吸收藍光發(fā)射出波長在可見光范圍內(nèi)精確可調(diào)的各色光；二是采用其電致發(fā)光形式，將其涂敷于薄膜電極之間而發(fā)光，實現(xiàn)QLED發(fā)光。

量子點對于LED技術產(chǎn)生的影響是廣泛而深遠的，QLED技術也意味著LED照明技術有望走向一個新的時代。

創(chuàng)新

近日，韓國科學技術院（KAIST）物理系教授 Yong-Hoon Cho 及其團隊通過設計金屬納米結(jié)構基板，成功提升了量子點（QD）發(fā)光二極管（LED）技術的效率。

這項研究由博士研究生 Hyun Chul Park 領導，于2017年12月27日被選為國際期刊《Small》的封面。

（圖片來源：KAIST）

技術

QLED 擁有非常小的半導體光源，而且被認為是一項用于高性能全彩顯示器的新興技術。然而，單單采用QLED 制造顯示器的成本會非常高。

基于QD的現(xiàn)有顯示器使用藍色LED作為光源，并且采用了一種通過綠色和紅色量子點激發(fā)的顏色轉(zhuǎn)換方案。

基于QD的現(xiàn)有顯示器存在兩個缺點。正如研究人員之前所提的，QLED成本較高，因此基于QD的顯示器單價更高。此外，液體類型的QD在接觸空氣后，效率也會顯著降低。

Cho 教授在一種金屬納米結(jié)構中尋找到了解決方案。它不僅降低了生產(chǎn)成本，同時也提高了QLED的效率。團隊利用了所謂的“表面等離子共振”現(xiàn)象。當納米金屬結(jié)構暴露于光線中，這種現(xiàn)象就會發(fā)生。根據(jù)金屬的類型、尺寸和形狀的不同，金屬結(jié)構特性也會產(chǎn)生變化。

（圖片來源：KAIST）

團隊為每個QLED設計了不同的金屬納米結(jié)構，銀納米盤用于紅色QD，鋁納米盤用于綠色QD，讓它們發(fā)光更加強烈。

價值

有了更亮的QD，制造QLED所需的QD就會更少，單價也因此更低。團隊在這項研究中使用了銀和鋁，但是金屬納米結(jié)構可以根據(jù)預期目標重新設計。

Cho 教授表示：“在QLED中合理地實現(xiàn)金屬納米結(jié)構，可以減少系統(tǒng)所用的QD數(shù)量，從而降低單價。”

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你愛吃什么 · 發(fā)表于 2018-1-25 17:19

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