(来源:第三代半导体产业)
【引言】
下一代显示器对兼具高亮度和卓越色纯度的可见光发射体的需求日益增长。在各类发光材料中,胶体量子点因其窄带且鲜艳的发射特性而成为有前景的候选材料。化学和胶体合成路线的进步使量子点能够实现跨可见光谱的便捷颜色调谐。将其集成到量子点发光二极管中,已在红、绿、蓝光谱区域分别实现了30.9%、28.7%和21.9%的显著外量子效率。然而,这些量子点含有镉等有毒重金属元素,引发了对环境安全和法规遵从的高度关注。这促使研究重心关键性地转向开发符合严格工业标准和可持续发展目标的无铅无镉量子点。
III-V族磷化铟量子点作为一种无镉无铅候选材料,通过量子限域效应和核/壳异质结构建的协同作用,实现了从绿光到红光的可调发射。然而,实现InP量子点的纯蓝光发射仍是一项艰巨挑战。迄今为止,诸如极端尺寸减小或与宽带隙GaP合金化等策略,仅成功产生了蔚蓝至天蓝区域的发射,远未达到广色域所需的深蓝色。另一个局限在于其固有的低摩尔吸收系数,这会导致显著的蓝光泵浦光泄漏,从而降低色纯度,使其不适用于蓝光激发型器件,并限制了其在蓝光激发颜色转换架构中的效率。除这些问题外,由于磷前驱体的敏感性(高度危险且易在环境条件下降解),InP量子点的合成也极具挑战性。
I-III-VI₂族量子点因其独特的组分优势而备受关注。三元(和四元)组分为发射调谐提供了额外的自由度,有效地将带隙工程与严格的量子限域解耦。这一点,加上其特有的宽谱发射和高PLQY,使其在照明应用中前景广阔,并已广泛应用于白光发光二极管。然而,其源于辐射缺陷的宽发射光谱长期以来阻碍了它们在需要窄带发射体的显示领域的应用。Kuwabata团队关于I-III-VI₂量子点的开创性研究实现了尖锐的带边发射,为调控其光学性质和发射特性开辟了新途径。近年来,基于AgInGaS₂的量子点日益受到关注,因为这些量子点通过协同的核心组分工程和合适的表面钝化策略(包括镓基壳层、相干异质结构和表面配体调控)实现了窄带发射。这些策略的有效性在于它们能共同钝化表面缺陷并抑制非期望的辐射复合路径,从而提供相对窄的发射光谱,满足下一代广色域显示的需求。
近期关于无重金属量子点的几篇综述主要聚焦于它们在太阳能转换中的应用和通用材料开发,强调了合成策略和器件架构。一些综述关注于I-III-VI基量子点,但缺乏关于实现窄带发射的化学原理或其QLED进展与局限性的深入探讨。
南方科技大学孙小卫等人提供了关于多无AIGS量子点的全面视角,重点介绍了能够实现高PLQY、窄化发射线宽和提高色纯度的组分、界面和壳层工程策略。通过将材料设计与器件相关考量相结合,本工作勾勒出了一条通往下一代环境友好型高性能发射体的路线图,这些发射体基于发射带宽和色度坐标,有望与Rec.2020颜色标准兼容,同时认识到完全优化的器件级演示仍是一个持续存在的挑战。这些见解在以往的综述中尚未得到系统阐述。特别强调了对于通过相干异质壳层生长和界面工程实现从宽谱缺陷主导发射向窄带带边发光转变至关重要的机理见解和新兴合成策略。审视了合成后配体交换机制在实现近统一PLQY中的关键作用,详细讨论了其底层机制及对光学性能的影响。此外,将AIGS量子点的光物理优势与最先进的InP基量子点进行了批判性比较,突显其作为下一代显示环境友好型候选材料的强大潜力。讨论还包括AIGS基量子点在QLED中的集成及其目前面临的EQE低下的挑战。最后,提供了简明的总结和未来展望,以推动AIGS量子点的发展及其在QLED中效率的提升。
【结果】
【原文】