Fotolüminesans ve elektrolüminesansta kuantum noktalarının uygulama geliştirmeleri nelerdir?

Yarı iletken nanokristallerin [1-5] birçok yeni fiziksel fenomeninin keşfinin ardından, kuantum noktalarının (QD) kullanıldığı birçok potansiyel uygulama keşfedildi. Kuantum hapsetme etkisi ve kuantum boyutu etkisi nedeniyle, yarı iletken kuantum noktaları, geniş bir uyarım spektrumu, dar yarı değer genişliği, ayarlanabilir dalga boyu ve çözelti işleme vb. özelliklerine sahiptir ve bunlar yoğun ilgi görmüştür [6-9]. 30 yılı aşkın geliştirme sürecinin ardından, kuantum nokta malzemeleri bir&"yeşil sentez yolu &" elde etti ve performansları kademeli olarak iyileşerek endüstriyel ürünlerin üretimini ve tedarikini mümkün kıldı. Şu anda ticari uygulamalar için fotolüminesan cihazlar geliştirilmiştir ve bu cihaz serisi LED aydınlatmada kullanılmıştır. Ve ekran alanı [10-12]. Özellikle görüntüleme alanında, cdse gibi kuantum noktaları son derece dar çizgi genişliklerine, yüksek renk doygunluğuna ve nesneler için ntsc renk gamının %120'sinden fazlasına ulaşabilen güçlü renk çoğaltma yeteneklerine sahiptir [13,14], bu da çoğu TV'ye neden olur. dünyada üreticiler ve cep telefonu ekranı tedarikçileri tarafından aranıyor. SONY, 2013 yılında ilk kuantum nokta TV'yi piyasaya sürdüğünden beri, TCL, Samsung, LG ve Nanojing Technology gibi şirketler, TV'ler, cep telefonları ve bilgisayar monitörleri gibi birçok alanı kapsayan birkaç kuantum nokta ürünü piyasaya sürdü [15,16]. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki 2018 CES fuarında, TCL, Hisense ve diğer şirketler, kuantum nokta ekranının daha da geliştirilmesini ve büyümesini kesinlikle teşvik edecek olan kuantum nokta görüntüleme teknolojisi için baskı yaptı. 2025 yılında kuantum nokta ekranların pazarın %30'undan fazlasını işgal edebileceği tahmin edilmektedir [17].

Bu inceleme, yüksek renk kalitesindeki aydınlatma ve görüntüleme teknolojilerinde fotolüminesans ve elektrolüminesans uygulamalarına kuantum noktalarının uygulanmasına odaklanmaktadır. Kuantum noktalarının gelişimi, ilk aydınlatmadan günümüze's fotolüminesan yüksek renk gamı ​​ekran arka ışığına kadar ticari uygulama aşamasına girmiştir. Bir sonraki aşamada, kuantum noktalarının maliyetindeki kademeli azalma, büyük ölçekli sentez ve QD Vision, Samsung ve LG gibi üreticilerin kuantum nokta elektrolüminesans konusundaki çabalarının daha da teşvik edeceği hayal edilebilir. kuantum noktalarının geniş alanlı elektriği. Elektrolüminesans cihazların ticarileştirilmesi.

2. Kolloidal kuantum noktaları

Kolloidal kuantum noktaları genellikle çözeltide [18] sentezlenen ve işlenen ve çözelti içinde düzgün bir şekilde dağılabilen nano boyutlu kristalleri ifade eder. Kuantum noktalarının yüzeyi bir organik ligand tabakası ile kaplanmıştır ve ligandlar koordinasyon bağlarıyla birbirine bağlanmıştır. Kuantum noktasının yüzeyine. En yaygın kuantum noktaları, II-VII grubu (cdse, cds, Znse, cds, Pbs, Pbse), III-VI grubu (InP, InAs) veya I-III-VII grubundan (cuIns2, AgIns2) oluşan yarı iletken nanoparçacıklardır. Sentezde farklı element ve ligandları birleştirerek farklı morfoloji ve özelliklere sahip kuantum noktaları elde edilebilir [19,20].

Kuantum boyut etkisi ve kuantum hapsetme etkisi nedeniyle, hazırlanan kuantum noktalarının boyutunu basitçe ayarlayarak, spektrum maviden yakın kızılötesine kadar tüm dalga boylarını kapsayabilir [21-23]. Örneğin, kadmiyum selenit kuantum noktaları, sentetik partikül boyutu ultraviyole ışık altında 2nm'den 8nm'ye yükseldiğinde, rengi maviden kırmızıya geçebilir [24]. Şu anda, kadmiyum bazlı kuantum noktalarının mükemmel performansa sahip olduğu kanıtlanmıştır [25] ve kadmiyum, çinko, selenyum, kükürt ve diğer elementlerden oluşan kuantum noktaları uygulama aşamasına girmiştir. Aynı zamanda, InP [26] gibi kadmiyum içermeyen kuantum noktaları da araştırma ilerleme sürecindedir; perovskite kuantum noktaları da şu anda popüler bir araştırma sistemidir, ancak perovskite kuantum noktalarının kararlılığı hala bir sorundur. Bu derleme, kolloidal yarı iletken kuantum noktalarına odaklanmaktadır.

2.1. Kuantum nokta sentezinin geliştirilmesi

Kuantum noktalarının sentezi, kuantum noktalarının gelişiminde belirleyici bir rol oynamıştır. Araştırma ve endüstriyel uygulamaların temelini atmak için yalnızca kararlı ve güvenilir kuantum noktaları elde edilebilir. Kuantum noktalarının sentez sistemine göre, su fazı ve yağ fazı sistemine ayrılır, ancak su fazında sentezlenen kuantum noktalarının kararlılığı zayıf, kuantum verimi düşük, boyut dağılımı geniş ve yığılması ve çökmesi kolaydır ve yavaş yavaş elimine edilmiştir [27]. Yağ fazı sisteminde, genellikle 120-360°C sıcaklıkta organik yüksek kaynama noktalı çözücü dahil, öncü reaksiyona girerek kuantum noktalarının çekirdeklerini oluşturur ve daha sonra soğutma yoluyla büyümeyi durdurur [25,28,29]. 2001 yılında Peng [29] ve diğerleri, düşük toksisite ve reaktiviteye sahip kadmiyum oksit kullanarak yüksek kaliteli cdse, cds ve cdte kuantum noktalarını başarıyla hazırladılar. Daha sonra 2002 yılında, şu anda en çok kullanılan sistem olan koordine edici olmayan bir solvent sistemi [30] önerildi. Geniş oktadesen sistemi, bu düşük erime noktalı, yüksek kaynama noktalı çözelti, bir Ar atmosferinde başarılı bir şekilde cds kuantum noktaları hazırladı. Bu sentez sisteminin susuz bir ortamda reaksiyona girmesine gerek yoktur ve reaksiyon hafiftir, kristal çekirdeğin kalitesinin kontrolü kolaydır, deney tekrarlanabilirliği iyidir, hazırlama işlemi basitleştirilmiştir ve [ GG] quot;yeşil sentez yolu". Artık akademik ve endüstriyel olarak hepsi bu yöntemle sentezleniyor.

Son 10 yılda mikro reaksiyon yöntemi de geliştirildi. Bu yöntem, büyük ölçekte nanokristaller üretmek ve fiziksel ve kimyasal özellikler üzerinde iyi bir kontrole sahip olmak için kullanılabilir. Reaktörün kontrol edilebilirliğinin artmasından dolayı, her proses adımında gerçek zamanlı olarak analiz edilebilen sensörlerin entegrasyonu ve çıktıyı artırmak için algoritmanın optimizasyonu bu iyileştirmeyi mümkün kılmıştır [31,32]. Nanokristal kolloidler, cdte, cdse, InP[33,34] ve hatta cdse/Zns ve Znse/Zns çekirdek/kabuk kuantum noktaları gibi mikroreaktörlerde başarılı bir şekilde sentezlenmiştir [35]. Mikroreaktör yöntemi toplu sentezin yerini alabilse de, daha karmaşık bileşimler, şekiller ve kontrol edilebilir floresan özellikleri ile nanokristalleri sentezlemek için ek iyileştirmelere ihtiyaç vardır.