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中科大制备出发光具有方向性的量子点,提升QLED发光效率
近日,中科大在量子点发光材料领域取得重要进展,成功制备出发光具有方向性的量子点,有望大幅提升量子点发光二极管(QLED)器件的发光效率。
据悉,量子点发光二极管(QLED)由于其优异的光电特性,如高色纯度、高发光效率和优异的稳定性等,在照明显示领域具有广阔的应用前景。
而外量子效率(EQE)作为QLED器件性能的重要评价指标,一直是国内外相关研究的重点。随着研究推进,器件的内量子效率已趋于极限(100%)。此时要进一步提升EQE,则需要提升外耦合效率(即器件的出光效率)。但在提升出光效率时,采用外加光栅或散射结构的方式会增加额外成本,并带来角度色差等问题。因此,使用发光具有方向性的材料,不增加额外结构,被认为是更可行的解决方案。
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图片来自《科学进展》(Science Advances)
此次,中国科学技术大学中科院微观磁共振重点实验室杜江峰院士、樊逢佳教授等人与多伦多大学教授合作,在量子点合成过程中引入晶格应力,调控量子点的能级结构,获得了具有高度发光方向性的量子点材料,有望大幅提升QLED器件的发光效率。相关研究成果近期发表在《科学进展》(Science Advances)。
在研究过程中,考虑到QLED中使用的量子点材料本不具有天然的发光偏振,中科大团队经过理论计算和实验设计,在核-壳量子点的制备过程中引入不对称应力,成功调制了量子点的能级结构,使量子点的最低激发态变为由重空穴主导的面内偏振能级。随后,团队使用背焦面成像等方法确认了此量子点材料的发光偏振,88%的面内偏振占比使该材料具有很强的发光方向性。
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背焦面成像(BFP)技术确认了量子点薄膜中88%的面内偶极占比,图片来自中科大
自此,中科大团队成功制备出可应用于QLED器件、具有高度发光方向性的量子点,将QLED的效率极限从30%提升到39%,为制造超高效率的QLED器件提供了一条新的解决思路。
中科院微观磁共振重点实验室博士研究生宋杨、刘瑞祥为该论文共同第一作者,杜江峰院士、樊逢佳教授和Oleksandr Voznyy教授为共同通讯作者。
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