Jaký je vývoj aplikací kvantových teček ve fotoluminiscenci a elektroluminiscenci?

Po objevu mnoha nových fyzikálních jevů polovodičových nanokrystalů [1-5] bylo objeveno mnoho potenciálních aplikací využívajících kvantové tečky (QD). Díky efektu kvantového omezení a efektu kvantové velikosti mají polovodičové kvantové tečky charakteristiky širokého excitačního spektra, úzké šířky poloviční hodnoty, nastavitelné vlnové délky a zpracování roztoku atd., Kterým se dostalo široké pozornosti [6-9]. Po více než 30 letech vývoje dosáhly materiály s kvantovými tečkami&"zelenou syntézní cestou &" a jejich výkonnost se postupně zlepšovala, což umožňuje výrobu a dodávky průmyslových produktů. V současné době byla vyvinuta fotoluminiscenční zařízení pro komerční aplikace a tato řada zařízení byla použita v LED osvětlení. A zobrazovací pole [10-12]. Zejména v zobrazovacím poli mají kvantové body, jako je cdse, extrémně úzké šířky čar, vysokou sytost barev a silné možnosti reprodukce barev u objektů, které mohou dosáhnout více než 120% barevného gamutu ntsc [13,14], což způsobuje většinu televizorů ve světě Vyhledáváno výrobci a dodavateli obrazovek mobilních telefonů. Od doby, kdy společnost SONY v roce 2013 uvedla na trh první televizi s kvantovými tečkami, společnosti jako TCL, Samsung, LG a Nanojing Technology vydaly několik produktů s kvantovými tečkami, které pokrývají mnoho oblastí, jako jsou televize, mobilní telefony a počítačové monitory [15,16]. Na výstavě CES 2018 ve Spojených státech prosazovaly TCL, Hisense a další společnosti technologii zobrazování kvantových bodů, která určitě podpoří další vývoj a růst zobrazení kvantových bodů. Odhaduje se, že v roce 2025 mohou displeje s kvantovými tečkami zabírat více než 30% trhu [17].

Tato recenze se zaměřuje na aplikaci kvantových teček na fotoluminiscenční a elektroluminiscenční aplikace ve vysoce kvalitních osvětlovacích a zobrazovacích technologiích. Vývoj kvantových teček vstoupil do stádia komerční aplikace od počátečního osvětlení po dnešní' fotoluminiscenční podsvícení displeje s vysokým barevným gamutem. V další fázi si lze představit, že postupné snižování nákladů na kvantové tečky, syntéza ve velkém měřítku a úsilí výrobců jako QD Vision, Samsung a LG v elektroluminiscenci kvantových teček bude dále podporovat velkoplošná elektřina kvantových teček. Komercializace elektroluminiscenčních zařízení.

2. Koloidní kvantové tečky

Koloidní kvantové tečky obvykle označují krystaly nano velikosti syntetizované a zpracované v roztoku [18], které lze v roztoku rovnoměrně rozptýlit. Povrch kvantových teček je pokryt vrstvou organických ligandů a ligandy jsou spojeny koordinačními vazbami. Na povrch kvantové tečky. Nejběžnějšími kvantovými tečkami jsou polovodičové nanočástice složené ze skupiny II-VII (cdse, cds, Znse, cds, Pbs, Pbse), skupiny III-VI (InP, InAs) nebo I-III-VII (cuIns2, AgIns2). Kombinací různých prvků a ligandů při syntéze lze získat kvantové tečky s různou morfologií a vlastnostmi [19,20].

Díky efektu kvantové velikosti a efektu kvantového omezení může pouhé nastavení velikosti připravených kvantových bodů spektrum pokrýt všechny vlnové délky od modré po blízkou infračervenou [21–23]. Například kvantové tečky selenidu kadmia, když se velikost syntetických částic zvýší z 2 nm na 8 nm, v ultrafialovém světle může jeho barva přecházet z modré do červené [24]. V současné době mají kvantové tečky na bázi kadmia vynikající výkon [25] a kvantové tečky složené z kadmia, zinku, selenu, síry a dalších prvků se dostaly do fáze aplikace. Současně jsou v procesu výzkumu také kvantové tečky bez kadmia, jako je InP [26]; kvantové tečky perovskitu jsou v současné době také populárním výzkumným systémem, ale stabilita kvantových teček perovskitu je stále problémem. Tato recenze se zaměřuje na koloidní polovodičové kvantové tečky.

2.1. Vývoj syntézy kvantových teček

Syntéza kvantových teček hrála rozhodující roli při vývoji kvantových teček. Pouze stabilní a spolehlivé kvantové tečky lze získat jako základ výzkumu a průmyslových aplikací. Podle systému syntézy kvantových teček je rozdělen na systém vodní fáze a olejové fáze, ale stabilita kvantových teček syntetizovaných ve vodní fázi je špatná, kvantový výtěžek je nízký, distribuce velikosti je široká a je snadno se aglomeruje a vysráží a byl postupně eliminován [27]. V systému olejové fáze, obvykle zahrnující v organickém rozpouštědle s vysokou teplotou varu při teplotě 120–360 ° C, reaguje prekurzor za vzniku jader kvantových teček a následným ochlazením zastaví růst [25,28,29]. V roce 2001 Peng [29] a další úspěšně připravili vysoce kvalitní kvantové tečky cdse, cds a cdte pomocí oxidu kademnatého, který má nízkou toxicitu a reaktivitu. Poté byl v roce 2002 navržen nekoordinující rozpouštědlový systém [30], který je v současné době nejpoužívanějším systémem. Široký oktadecenový systém, tento nízkotající, vysoce vroucí roztok, úspěšně připravil kvantové tečky cds v atmosféře Ar. Tento syntézní systém nemusí reagovat v bezvodém prostředí a reakce je mírná, kvalita krystalového jádra se snadno řídí, reprodukovatelnost experimentu je dobrá, proces přípravy je zjednodušený a je známý jako [ GG] "zelená syntetická cesta &". Nyní je to akademicky a průmyslově. Všechny jsou syntetizovány pomocí této metody.

Za posledních 10 let byla vylepšena také metoda mikro-reakce. Tuto metodu lze použít k výrobě nanokrystalů ve velkém měřítku a s dobrou kontrolou fyzikálních a chemických vlastností. Vzhledem ke zvýšení ovladatelnosti reaktoru toto zlepšení umožnila integrace senzorů, které lze analyzovat v reálném čase v každém kroku procesu, a optimalizace algoritmu pro zvýšení výkonu [31,32]. Nanokrystalické koloidy byly úspěšně syntetizovány v mikroreaktorech, jako jsou cdte, cdse, InP [33,34], a dokonce i cdse/Zns a Znse/Zns kvantové tečky jádro/obal [35]. Ačkoli metoda mikroreaktoru může nahradit dávkovou syntézu, je zapotřebí dalších vylepšení pro syntézu nanokrystalů se složitějšími kompozicemi, tvary a kontrolovatelnými fluorescenčními vlastnostmi.