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基于量子点@有序介孔复合材料的Micro⁃LED色转换特性
1
作者 陈晓钢 赵梦云 +6 位作者 蔡俊虎 李恭明 查楠 叶芸 徐胜 郭太良 陈恩果 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期59-68,共10页
量子点(Quantum dots)由于具有优异的光电特性,广泛应用于发光与显示、太阳能电池、光催化等领域,它的发现和合成获得了2023年诺贝尔化学奖。采用量子点色转换的Micro-LED全彩化显示技术无需巨量转移,有望实现大规模量产,然而,量子点在... 量子点(Quantum dots)由于具有优异的光电特性,广泛应用于发光与显示、太阳能电池、光催化等领域,它的发现和合成获得了2023年诺贝尔化学奖。采用量子点色转换的Micro-LED全彩化显示技术无需巨量转移,有望实现大规模量产,然而,量子点在高强度Micro-LED出光激发下的性能和寿命仍存在局限。基于此,本文研究了基于量子点@有序介孔(QDs@SBA-15)复合材料的Micro-LED色转换技术及其特性,有序介孔分子筛载体独特的孔道结构不仅能够有效提升Micro-LED色转换和光提取效率,且致密的有序介孔材料也一定程度上保障了量子点的稳定性。首先,通过时域有限差分方法(FDTD)建立了Micro-LED仿真模型,探究量子点粒径和有序介孔材料的孔径对光提取效率的影响;基于仿真结果指导,进一步采用物理共混法制备了QDs@SBA-15复合材料,通过透射光谱、荧光激发光谱、紫外-可见光吸收谱等手段对其进行表征并确定浓度配比;最后,将该复合材料与聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合固化成膜,并研究了其光致发光性能。实验结果发现,量子点粒径和介孔材料孔径的匹配度以及量子点和有序介孔材料的比例浓度是影响QDs@SBA-15复合材料发光效率及Micro-LED色转换性能的关键因素;通过优化,所得复合材料可获得优异的发光性能以及良好的环境稳定性,相比于纯量子点色转换层,复合材料的光提取效率提升了81.73%,复合材料的环境稳定性提升了14.33%,以Micro-LED作为蓝光光源组成的三基色发光器件工作色域达到了104.52%NTSC。本研究为量子点色转换Micro-LED显示技术提供了理论指导,为实现Micro-LED全彩化开辟了新路径。 展开更多
关键词 量子点 有序介孔材料 色转换 Micro-LED
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基于原子层沉积的量子点色彩转换膜封装 被引量：1
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作者 严银菓 蔡俊虎 +4 位作者 周小健 陈恩果 徐胜 叶芸 郭太良 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1059-1068,共10页
量子点色转换是实现新型显示器件全彩化和提升显示色域的一种有效策略,但量子点环境稳定性差限制了其应用和发展。本文基于具有自限制表面反应特性的原子层沉积工艺,探索了在量子点色彩转换膜上原位生长致密的氧化铝封装膜,该封装方法... 量子点色转换是实现新型显示器件全彩化和提升显示色域的一种有效策略,但量子点环境稳定性差限制了其应用和发展。本文基于具有自限制表面反应特性的原子层沉积工艺,探索了在量子点色彩转换膜上原位生长致密的氧化铝封装膜,该封装方法将具有高光透过率、高致密的材料与贴合紧密的工艺有效结合。仿真结果表明,氧化铝封装的量子点色彩转换膜的出光强度达到了未封装的94.9%。并且,实验结果也表明,氧化铝封装基板的光透过率是空白基板的96.4%,而且封装后的量子点色彩转换膜在高温高湿(85℃,85%RH)环境中工作240 h后,光转换效率仍然保持初始的60.8%,比未封装的光转换效率(11.43%)提升了63.9%。该封装方法实现了在量子点色彩转换膜出光强度不受影响的同时,有效提升量子点色彩转换膜的稳定性,为量子点色彩转换膜的稳定性提升提供了一条可行思路,同时扩展了原子层沉积工艺在光电显示领域的应用,具有重要的科学意义和应用前景。 展开更多
关键词 氧化铝 原子层沉积 量子点色彩转换膜 光透过率 稳定性。
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CdSe/CdS量子点聚合物复合材料的水致荧光可逆特性 被引量：2
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作者 蔡俊虎 王晨辉 +4 位作者 胡新培 陈恩果 徐胜 叶芸 郭太良 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期714-724,共11页
量子点由于其优异的光学和电学特性,在新型光电器件领域是一种极具前景的明星材料。本文通过将核壳CdSe/CdS量子点封装到聚二甲基硅氧烷-聚脲(PDMS-PUa)聚合物基质中制备CdSe/CdS@PDMS-PUa复合材料,发现了其光致发光强度和荧光量子产率... 量子点由于其优异的光学和电学特性,在新型光电器件领域是一种极具前景的明星材料。本文通过将核壳CdSe/CdS量子点封装到聚二甲基硅氧烷-聚脲(PDMS-PUa)聚合物基质中制备CdSe/CdS@PDMS-PUa复合材料,发现了其光致发光强度和荧光量子产率的水致增强现象,经荧光衰减曲线和漫反射光谱分析,解释了该现象是来自于水中的H_(3)O^(+)和OH^(-)对量子点表面缺陷的有效钝化,使得量子点的晶胞更趋于理想化。进一步通过实验发现,当复合材料从水中取出干燥后,由于量子点表面缺陷态又重新暴露,光致发光强度和荧光量子产率又恢复到初始值。受所发现的荧光可逆现象的启发,本文基于CdSe/CdS@PDMS-PUa复合材料提出了一种具有荧光响应的液体高度传感器,通过荧光亮度的变化可以判断容器内液体的高度值。这些发现不仅揭示了CdSe/CdS量子点水致荧光可逆特性,同时拓宽了量子点聚合物复合材料在光电领域的应用,具有重要的科学意义和应用前景。 展开更多
关键词 CdSe/CdS量子点 水 荧光可逆 缺陷钝化 传感
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离子交换树脂改性的CsPbBr_(3)量子点特性研究
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作者 王晨辉 蔡俊虎 +4 位作者 胡新培 陈恩果 徐胜 叶芸 郭太良 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期438-446,共9页
全无机钙钛矿量子点(PQDs)对环境的不稳定性问题成为了制约其实际应用的潜在威胁,从PQDs材料本身出发研究相应的性能和稳定性提升方案意义重大。本文通过引入离子交换树脂的缺陷钝化和选择性去除作用,实现了同时对CsPbBr_(3) PQDs性能... 全无机钙钛矿量子点(PQDs)对环境的不稳定性问题成为了制约其实际应用的潜在威胁,从PQDs材料本身出发研究相应的性能和稳定性提升方案意义重大。本文通过引入离子交换树脂的缺陷钝化和选择性去除作用,实现了同时对CsPbBr_(3) PQDs性能改善和稳定性提升。一方面,引入离子交换树脂可以在不改变PQDs固有晶相的情况下选择性地去除形貌差、结构不稳定的PQDs单晶,这使得所制备的PQDs的表面形貌和均一性得到了很大程度的改善,并且在长时间紫外光照和高温实验下,PQDs的稳定性也得到较大提升;另一方面,在改性前后,CsPbBr_(3) PQDs的光致发光量子产率(PLQY)和荧光寿命都有了显著提升,PLQY从53.23%提高到了90.00%,荧光寿命则从10.4 ns提高到了22.2 ns。本文研究为PQDs的性能改善与稳定性提升提供了新的思路,由于离子交换树脂可再生和低成本的特性,在光电领域具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 钙钛矿量子点 离子交换树脂 缺陷钝化 选择性吸附 性能提升
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高光效GaN基Micro-LED仿真模型研究 被引量：6
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作者 胡新培 蔡俊虎 +4 位作者 叶媛媛 陈恩果 孙捷 严群 郭太良 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第15期196-205,共10页
微型发光二极管(Micro-LED)显示芯片尺寸减小带来了侧壁效应,导致其正向光提取效率(LEE)降低,实现高光效Micro-LED的显示芯片结构仍有待深入研究。从仿真角度出发,基于有限差分时域法探索高光效GaN基Micro-LED的优化模型。首先,构建垂... 微型发光二极管(Micro-LED)显示芯片尺寸减小带来了侧壁效应,导致其正向光提取效率(LEE)降低,实现高光效Micro-LED的显示芯片结构仍有待深入研究。从仿真角度出发,基于有限差分时域法探索高光效GaN基Micro-LED的优化模型。首先,构建垂直侧壁GaN基Micro-LED初始叠层结构,定量分析侧壁效应对LEE的影响。然后,探索Micro-LED多量子阱有源层位置变化对出光效果的影响,分析不同侧壁倾角条件下的Micro-LED结构模型,讨论底部反射材料对LEE的影响,获得初步优化的GaN基Micro-LED模型参数。最后,通过设计顶部透射光栅进一步提升LEE,并探讨光栅周期、光栅高度和占空比对LEE的影响。结果表明,优化后的GaN基Micro-LED的整体LEE较初始结构提升了2.42倍。 展开更多
关键词 光电子学 微发光二极管 光提取效率 有限差分时域法 光栅 分布式布拉格反射器
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