南京理工大學曾海波教授
作為下一代顯示技術，量子點得到了顯示行業越來越多的關注和重視，然而量子點技術含鎘也飽受行業詬病。南京理工大學曾海波教授團隊在量子點顯示研究方面取得了重要進展，合成了無機鈣鈦礦量子點，發展出了自主產權、無鎘、高品質的新型量子點。在2016中國(國際)量子點產業峰會上，南京理工大學教授曾海波以“面向柔性高清顯示的新型發光半導體與發光器件”為主題，分享了無機鈣鈦礦的量子點研究情況。
針對量子點材料研究，南京理工大學專門成立了一個研究所，目前工信部認定為信息顯示材料與器件重點實驗室，也是工信部唯一一個專門聚焦新型顯示的實驗室。目前實驗室正在處于從基礎研究向產業化研發以及與產業界合作的轉型階段。曾海波教授認為，無機鈣鈦礦的量子點可能是目前量子點中成本最低、發光效率最高、發光顏色最純的材料，如果未來這種材料被商業化應用，其可稱之為“下一代顯示技術”。他表示，從電子管顯示開始，到目前液晶顯示，中國一直沒有抓住發展先機，也基本上沒有掌握核心技術。盡管經過很多年的努力，在全球顯示格局中占有一定地位，但是中國顯示行業利潤很薄，希望在下一代顯示技術發展中能夠抓住機會。
傳統的半導體的高效高純發光與柔性結構之間存在著天然矛盾。曾海波教授認為，無機的材料發光絕對比有機的更好，而且更純、更高效、更穩定，但是與柔性顯示之間存在一些矛盾。他介紹：“圍繞這個矛盾，我們實驗室從兩個角度做了相關工作：第一、怎么樣做到最柔?第二、怎么做到最薄?量子點這個發光體只有一層，且只有一個原子層厚度。我們實驗室做了探索，從理論上設計了一個半導體——銻烯。量子點的好處和壞處都在于其特別小，表面會存在一些特殊性，這對電學和光學會產生致命問題，這也是全世界研究QLED共同面臨的問題。如果量子點發光非常高效，而且其是一個完美的單晶，里面沒有任何缺陷，那么量子點所有存在的問題就可以迎刃而解。當然，前提條件是這個超薄半導體的電子結構和物理性能和量子點那么好的光學性能相匹配，然后把量子點缺點可以克服掉。因為量子點只有一個原子厚度，很薄，而且是單晶。”
曾海波教授表示，如果把熒光粉換成量子點薄膜或者整個換成量子點器件，當然會提高顯示品質和柔韌性，也能大幅度提高色域這個關鍵指標，而且能得到很純的顏色。量子點具有很明顯的優勢，其可以作為背光和液晶藍光芯片結合，進一步提高色域表現，而且不需要太大改動液晶顯示生產線。同時，量子點也可以作為自發光體，可以用印刷的方式進行生產，也可以做成柔性的顯示器件，而且相對OLED，其發光顏色更純。他也表示，國家量子點重點專項要求量子點尺寸在25納米，但是對于鈣鈦礦量子點而言，實現20納米以下也沒有問題。
他認為，量子點仍然存在一些很多共性問題：第一、產量受限制;第二、因鎘這個重金屬存在，需要尋找一個光學品質好、發光效率高、顏色純的新材料;第三、進一步降低材料成本;第四、提高量子點的穩定性。他也介紹：“量子點從上世紀90年代末就有很好的發光表現了，但是業界一直沒有意識到它在顯示領域的用途，直達2012年，太陽能電池效率得到很大提升，超過20%，才引起了業界的關注。其實量子點的發光和太陽能電池是同一個光電效應的不同的發展方向，其可以應用于顯示領域。然而，量子點全無機體系是我們實驗室第一個做出來。”
談到量子點低成本合成，曾海波教授表示：“俄羅斯人課題組最先實現量子點低成本合成，但是我們實驗室是室溫合成。這種方法的基本原理就像海水曬鹽一樣，不斷蒸發，就不斷形成晶體。同樣，我們實驗室專門做了零度合成，也能實現，而且可以調控各種各樣形狀。總體來說，第一、可以做到一層，只有一個原子的厚度，也是完美的單晶;第二、可以做成非常高質量的薄膜;第三、可以實現類似鎘基量子點那樣的光學品質，尺寸也比較穩定。”#p#分頁標題#e#
曾海波教授介紹，做顯示做圖案化是非常必要的步驟，量子點做顯示可以通過原子級厚度來調控圖案化。具體操作就是用激光，類似于3D打印方式，通過調整激光參數可以對量子點進行進一步調控，可以做到更高精確度。當成分調控更可靠，可以出現紅綠藍三極色光都沒有問題。目前曾海波教授團隊實驗室可以做出15納米量子點，是目前量子點體系最高效率的材料，接近100%。通過對比可以發現，這種量子點材料可以出現顯示需要的紅綠藍三基色，具有非常高的量子效率、非常純的顏色、非常低的成本。
在器件方面，曾海波教授團隊實驗室加入紅色，可以補償發光顏色，適用于植物照明、醫療照明，而且顯示指數可以調。曾海波教授介紹：“目前我們和相關企業一起開發了一個大尺寸柔性膜，做成了紅綠藍三基色器件，一開始效率不高，而且亮度也在1000以下，但是有一個特點顯示出來，就是紅綠藍三基色都可以做到20納米，對廣色域顯示有重要意義。2015年我們實驗室通過表面態控制提高發光效率、亮度，這是提高薄膜效率的一個方法。下一步，我們將采用一種新方法，通過表面調控，希望達到均衡發光、電荷，實現一個平衡，同時提高量子點墨水的穩定性和成膜以及發光薄膜的穩定性、均勻性。”
量子點的穩定性是非常關鍵的。但是曾海波教授發現，盡管量子點可以通過包裹的方式來提高量子點的穩定性，但是不能完全隔絕水氧的滲透。因此，曾海波教授團隊發展了一種方法，即把量子點塞到晶體里，利用晶體保護量子點，就可以實現在水中穩定性，特別經過處理后，其在水里可以穩定30天以上。同時，這種方法還可以提高熱穩定性，即使達到120度也表現出很高的穩定性。如果這種器件經過相應的處理之后，就可以延長它的壽命，可以在水中實現3個月的穩定性，而且這個器件是沒有封裝的。
曾海波教授總結道，圍繞全無機鈣鈦礦新的量子點體系，南京理工大學是全世界第一個采用室溫合成的方法，可以做出高效率、最高顏色純度的量子點器件，而且通過穩定性方面處理，可以實現水中三個月的穩定性。未來，南京理工大學將繼續提升這一器件的效率、穩定性。
關注我們
公眾號：china_tp
微信名稱：亞威資訊
顯示行業頂級新媒體
掃一掃即可關注我們
