行業資訊 | 中山大學在膠體量子阱LED領域取得新進展

發布時間：2022/06/17

【轉載自LEDinside】

近日，中山大學電子與信息工程學院劉佰全副教授及其合作者發現了銀雜質摻雜的膠體量子阱可以用來制備發光二極管器件（CQW-LED），證實了貴金屬摻雜納米晶中的電致發光效應。該研究成果以“Management of electroluminescence from silver-doped colloidal quantum well light-emitting diodes”為題發表于《Cell》旗下Cell Reports Physical Science。

雜質摻雜技術有望為納米晶提供新穎的電學、光學、磁學等特性。然而，迄今為止，有關貴金屬摻雜納米晶的研究很少，因此該領域的一些重要性質仍然處于未知狀態。盡管十多年前就已經報道了普通金屬摻雜納米晶的電致發光特性，但是貴金屬摻雜雜質的電致發光效應尚未揭示，也未在LED中展現出應用的可能。

近年來，膠體量子阱(CQW)作為一種新型的半導體納米晶，在光電子與微電子領域得到研究者們的廣泛青睞。借助于CQW的半導體光電特性，有望了解納米晶中貴金屬雜質的電致發光效應。另一方面，CQW-LED在新型顯示和照明技術等領域展現出重要的應用前景，因為其具備眾多優點，包括優異的色純度、低電壓、低成本和高效率。然而，CQW-LED仍然面臨著諸多挑戰。例如，CQW-LED中的激子復合等發光機理還不夠清晰，高質量的白光CQW-LED難以實現，以及柔性CQW-LED仍未探索。

銀雜質摻雜CQW-LED的激子復合調控發光示意圖

針對上述問題，劉佰全副教授及其合作者首次報道了貴金屬摻雜在納米晶材料中的電致發光效應。通過在CdSe CQW中摻雜銀雜質，獲得了雙峰發光體。當銀摻雜濃度為0.8%時，CQW-LED的峰值亮度為1339 cd m-2，這不僅是帶有雜質發光的納米晶LED的最大值，也是基于單核型CQW-LED中最大值。通過理解帶隙工程，證明了對激子復合的管理是一種簡單且有效的調控電致發光的策略。

例如，通過空穴傳輸層的能級變化，雜質發光波長可以從橙紅光606 nm調控到近紅外光761 nm。此外，他們還實現了首個基于CQW的有機-無機雜化白光LED，其顯色指數高達82，表明基于CQW的白光LED能夠滿足室內照明的要求。最后，他們還成功實現了柔性CQW-LED。

這些研究結果不僅是展示了貴金屬摻雜納米晶的電致發光效應，同時可以延伸到其它貴金屬雜質（如金、鐿等），也令貴金屬摻雜納米晶成為一類新型的電子材料成為可能，為將其用于其它電致發光應用提供可能性（如交流電薄膜電致發光器件、發光場效應晶體管等）。

該論文第一完成單位為中山大學電子與信息工程學院，劉佰全副教授為共同第一作者排第一，合作者分別來自新加坡南洋理工大學、澳大利亞莫納什大學、土耳其比爾肯大學以及土耳其阿卜杜拉居爾大學。該研究工作得到了國家自然科學基金（62104265）和廣東省科技計劃（2021A0505110009）等項目資助。（來源：中山大學）