量子點發光技術
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
量子點發光技術的實例教程
CINNO Research產業資訊，韓國光州科學技術院(GIST)高等光技術研究所Lee Changyeol博士研究小組6月10日宣布，已經成功開發出大氣及化學穩定性大幅提升的鈣鈦礦量子點材料。研究組通過噴墨印刷制程實現了分辨率為1微米(um)的白色電致發光器件。
根據韓媒heraldcorp報道，鈣鈦礦量子點材料具有較高的發光效率和高純度，作為可替代OLED的新一代顯示材料備受矚目。
但是鈣鈦礦量子點材料因其離子結合特性，在水分、氧氣、極性溶劑中很容易被分解，導致很難維持長時間發光效率和色純度。且無法采用高分辨率面板所需的光刻（Photolithography）制程。
研究小組在通過沉淀法合成的鈣鈦礦量子點溶液中加入光引發劑和光橋配體，提高了鈣鈦礦量子點溶液及薄膜的穩定性。
利用調節鈣鈦礦量子點溶液中配體的流體元素，開發了可以噴墨打印的綠色和紅色鈣鈦礦量子點墨水，并使用它們實現分辨率為1微米(um)的白色電致發光器件。
Lee Changyeol博士表示，此次研究成果為鈣鈦礦量子點材料的新一代顯示商用化邁出了重要一步。”
展開 林在勛教授表示：“此次研究有望助力在12大韓國國家戰略技術之一的顯示領域下實現新一代量子點顯示”，并稱“未來實現新一代全系發光元件為基礎的量子點顯示，需要大規模量產量子點，跨元件結構設計、圖案化工藝的研發。“
本次研究是在科技通信部和韓國研究財團推動的中堅研究、未來材料發現事業和基礎研究室的支持下進行的，最近發表于學術期刊“自然通訊（Nature Communications）”上。
CINNO Research產業資訊，近日，根據韓媒韓國講師新聞報道，韓國全北大學宣布稱，李承熙教授研究團隊(工科研究生院納米融合工程系、高分子納米工程系、JBNU-KIST產學研融合系)的研究教授金民秀利用有機和無機復合納米散射體成功開發出可實現顯示量子點光致發光色轉換效率最大化的技術。
?左起分別為：金民秀研究教授、李多妍(畢業生)、鄭河英(碩士在讀生)
量子點(Quantum dots) 作為新一代顯示材料，因其能夠實現高色域顯示和更加多樣化的顏色表現而備受矚目。當前，商業化的量子點顯示將這些量子點做成sheet形態在聚合物基質上，插入到液晶顯示的背光(backlight)前，或者最近在Blue OLED之上，以噴墨印刷技術形成Red、Green像素，將每個像素點實現從藍色光到紅色及綠色光變換的方式，應用于高端電視領域。此時，量子點接受特定顏色，用另一種顏色進行色彩轉換，稱為光致發光(Photoluminescence)，當這種光致發光效率作為顯示屏應用時，是非常關鍵的要素。
為提高這種光致發光效率，研究者們一直嘗試通過不同的量子點合成方式。而李承熙教授的研究團隊則在高分子基質內，成功構建了有機-無機復合納米散射體，開發出了一種新技術，即使使用相同的量子點，也能顯著提高色彩轉換效率。這種納米散射體結合了聚合物分散液晶（PDLC），一種在智能窗戶應用中展現出巨大潛力的材料，以及具有高UV反射率的二氧化鈦（titanium dioxide）納米粒子的復合體，這種材料常用于UV阻隔劑。
通過光聚合相分離技術，形成了PDLC類型的納米散射體，促使該色彩轉換層內光向及散射特性的優化，使藍光在沒有色色轉換的情況下不會泄露，從而繼續與內部的量子點相互作用，從而實現色彩轉換效率的最大化。
展開 CINNO Research產業資訊，最近，Maksym Kovalenko領導的Empa和蘇黎世聯邦理工學院的研究人員，合作開發了一種能夠極大提高鈣鈦礦量子點發光亮度的方法，該方法未來可用于顯示器和量子技術。據介紹，該合作團隊創造了一種特殊的分子，能夠在量子點周圍形成一個保護層，正是這種保護層讓量子點材料的發光效率更高，除此以外，他們還利用量子力學效應來增加每秒產生的光子數量。最終，改進后的鈣鈦礦量子點材料可用于光子的生產、顯示器和有機化學中的光活化催化劑。這項研究成果，發表在了科學期刊《自然》上。
圖1. 研究成果示意
量子點材料發光亮度增強
Empa和蘇黎世聯邦理工學院的研究人員開發了一種能夠極大提高鈣鈦礦量子點材料發光亮度的方法，鈣鈦礦量子點是一種能夠發射特定顏色或單個光子的人造原子。這一研究成果對顯示器和量子技術的應用具有重要意義。據介紹，該團隊使用了化學方法和一種量子力學效應來提高這些量子點的發光亮度。
量子點和鈣鈦礦發光材料
眾所周知，量子點是由一些半導體材料制成的，尺寸只有幾納米。它們具有發出特定顏色甚至單個光子的能力，這對當前炙手可熱的量子技術發展至關重要。近年來，由鈣鈦礦發光材料制成的量子點，因其獨特的光學性質和成本效益而受到關注。鈣鈦礦是一種具有與礦物鈣鈦礦（鈦酸鈣）類似結構的材料，這些量子點在制成之前，需要與一些液體混合形成分散體。
改善量子點特性
蘇黎世聯邦理工學院和Empa的Maksym Kovalenko領導的這個研究小組，與烏克蘭和美國的同行合作，展示了如何進一步改善鈣鈦礦量子點性能的可能。他們使用化學方法進行表面處理和一種量子力學效應，這在鈣鈦礦量子點研究中是前所未有的。研究人員最近在科學期刊《自然》上發表了兩篇相關論文。
展開 這種新型LED采用了市場可以買得到的藍色LED，結合充滿納米尺寸半導體顆粒（量子點）溶液的柔性透鏡。藍色LED發出的光線引起量子點發出綠光和紅光，并結合藍光，創造出白光。
柔性透鏡
(圖片來源：Sedat Nizamoglu, Ko? University)
技術
(圖片來源：參考資料【2】)
為了利用現有的LED制造出白光，研究人員為藍色LED涂上了基于微黃色磷光體的涂料，從而將藍光和黃光結合到一起。因為磷光體具有較寬的發射范圍，從藍色到紅色，所以它難以靈敏地調諧生成的白光特性。
與磷光體不同，量子點生成的顏色純凈，因為它只發出較窄的頻譜。這種較窄的發射，通過將產生不同顏色光線的量子點與藍色LED相結合，創造出了具有精確的色溫和光學特性的高質量白光。量子點也具有便于制造的優勢，并且它們的發光顏色可通過增加半導體顆粒的尺寸來改變。進一步說，改變摻入量子點的濃度，可方便地生成像白熾燈一樣的暖白光源，或者像熒光燈一樣的冷白光源。
盡管目前嵌入到薄膜中的量子點應用于LED電視，然而這種照明方案卻不適合廣泛地應用于普通照明。研究人員通過在液體中轉移量子點，戰勝了當納米材料嵌入到固體聚合物中時發生的問題性的效率下降。
制造高效的白色LED，要求量子點將藍光高效地轉化為紅光或者綠光。研究人員展開了300多項合成反應，去分辨最佳條件，例如溫度和反應時間，從而制造出可以發出不同顏色光線的量子點，同時表現出最佳的效率。
該校的領導研究員 Sedat Nizamoglu 表示：“制造白光需要集成適量的量子點，而且即使做到了這一點，還需要無數的藍光、綠光和紅光的組合生成白光。我們開發了一種基于我們最近報告的理論方案的仿真，并采用它判斷適當的量，以及最佳的量子點顏色組合，從而高效地生成白光。”
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圖片來源：Xu HongWei等
圖1. a、納米片（Nanosheet）材料的合成過程示意圖
CINNO Research
CINNO Research
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? 55英寸4K AMQLED顯示屏采用電致發光量子點技術，分辨率為3840×2160，色域高達119% NTSC，對比度可達100萬：1，具有自發光、色域廣、壽命長等優勢，帶來極致的視覺體驗。
