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【AM宁波材料所建所20周年专刊】量子点发光二极管的最新进展:材料、器件结构及显示应用
作者:,日期:2024-06-08

量子点是一种具有三维限域效应的半导体纳米材料。以之为基础研发的量子点发光二极管(QLED)具有色彩纯度高、色域广、启亮电压低、亮度高等优点,是有一种极具前途的新型显示技术。对其电致发光机理、器件设计原则、失效机制的全面理解,有助于推动QLED显示技术的快速发展。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进纳米光电材料与器件团队在钱磊、向超宇、章婷研究员的带领下,长期致力于高性能量子点材料及相关光电器件的设计与研发。在前期研究中提出了一系列提升激子复合效率,实现高效长寿QLED的策略,同时开展新型钙钛矿发光二极管(PeLED)的探索研究,并在超高分辨率器件开发方面取得了突破性进展(Nat. Phononics, 2022, 16, 297;Nat. Nanotechnol., 2022, 17, 906;Adv. Funct. Mater., 2022, 32, 2203641;Adv. Sci., 2023, 10, 2304696;Small, 2023, 19, 2207520;J. Mater. Chem. A, 2023, 11, 8184;Adv. Funct. Mater., 2024, 34, 2314983;Nat. Photonics, 2024, 18, 363;Nano-Micro Lett., 2024, 16, 105)。

近日,该团队受邀在Advanced Materials上发表了题为“Recent progress of quantum dots light emitting diodes: materials, device structures, and display applications”的综述,从材料、器件和显示应用方面系统阐述了QLED的研发历程与成果,并讨论了亟待解决的科学问题以及未来的发展趋势。

本综述回顾了量子点的发现历程,着重介绍QLED的工作机理、特性以及结构分类,同时对其在应用端的研究进展进行了梳理归纳。相较于现有的显示技术,如液晶(LCD)、有机发光二极管(OLED)、微型发光二极管(Micro-LED),QLED不但具有更高的色纯度、更低的启亮电压,并且可溶液制备,为大面积涂布或喷墨打印提供了技术上的可行性。此外,由于QLED的发光单元为纳米尺寸的QD材料,其像素几乎不受侧壁效应的影响,有助于未来超高分辨显示技术的研发。作者分析了现有的像素制备技术,如纳米压印、喷墨打印、转印、光刻、色彩转换腔等,并总结了不同技术的特点和局限,对QLED显示技术的研究方向进行了展望。

上述工作得到了国家重点研发计划(2022YFB3606501、2022YFB3602902)、国家自然科学基金重点项目(62234004)、浙江省“尖兵”“领雁”研发计划(2024C01191、2024C01092)、浙江省创新创业团队(2021R01003)、宁波市科技新2025重大专项计划项目(2022Z085)、宁波市3315项目(2020A-01-B)、宁波市“甬江引才工程”科技创新团队(2021A-038-B)、宁波市江北区公益科技项目(2022C07)的支持。

图1 量子点显示技术实用化研究所涉及的领域

(光电信息材料与器件实验室)