“量子”用稻壳“点亮”硅量子点LED灯 迎来更加广阔的硅量子点道路！

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稻壳对于农村人来说并不陌生，在以往，稻壳通常都被当做垃圾倒掉，十分污染环境，后来逐渐有人开始利用稻壳，将其用来作为盆栽的养料，或是用来加工饲料，像是拿来喂养鸡鸭，又或是将稻壳加工成模板，在打碎的稻壳中加入岩盐、矿物油等辅料，从而生成稻壳板这样的一种新型复合材料。但是，将稻壳做成LED灯这样意料不到的事，你有听说过吗？

硅作为一种十分重要的半导体材料，因其成熟的加工工艺、优异的电学性能以及丰富的资源储量，目前已经成为了当今的半导体产业基础。不过，硅的发光效率较低，这是因为硅是间接带隙半导体，电子和空穴的复合需要声子的参与，导致其辐射复合几率极低，并且使得硅基光电集成缺少了核心光源，因此很难能够实现硅基激光器。

硅量子点通常存在于多孔硅中，多孔硅的发光主要就是源于硅量子点的发光，硅量子点能够填补硅难以高效率发光的难题。并且，各种存在形态的硅量子点都具有比体硅材料更加优异的发光性能。这种性能以及其光学性质促使人们开始不断思考硅量子点在光电器件领域中的应用，以期能够实现光电器件性能的提升或是创新。近些年来，具有新颖光电性能的硅量子点在诸如发光器件、太阳电池和光探测器等光电器件中逐渐得到了应用，并且获得了一系列的研究发展。

目前，量子点作为平板电脑和大屏幕电视的发光体已开始进入市场，并且被认为是继OLED后的下一代发光体。尽管硅量子点有着种种优势，但由于目前进入市场的量子点显示屏使用的是重金属量子点，传统的硅量子点通常涉及有毒物质，如镉、铅或其他重金属，所以全世界科学家都在探索无毒、无重金属的发光体。

近日，日本科学家利用回收稻壳创造世界上首台硅量子点LED灯。研究团队使用碾磨、热处理和化学蚀刻相结合的方法来处理稻壳二氧化硅，他们将稻壳碾磨，并通过燃烧碾磨的稻壳中的有机化合物来提取二氧化硅粉末，随后，他们将生成的二氧化硅粉末在电炉中加热，通过还原反应获得硅粉，并且经过化学蚀刻进一步得到3纳米的纯化硅粉；最后他们对其表面进行化学功能化处理，使其具有较高的化学稳定性和在溶剂中的分散性，用3纳米的纳米晶颗粒制备了发光在橙红色范围内的硅量子点，发光效率超过20%。

研究团队所开发的化学合成方法使他们能够评估硅量子点LED的光学和光学性能，包括二氧化硅、硅粉和硅量子点的结构、合成产量和性能。他们所研制出来的硅量子点LED灯，是以一种低成本、环保的方式将农业废弃物转化为最先进的发光二极管。他们让硅量子点避开重金属，并且辅以更高的工作温度和稳定性，使硅量子点成为了量子计算的有利候选之一，并且其无毒的特性，也意味着它十分适合医疗应用。

近些年来，因硅量子点具有的特殊电子和光学性能，目前已经在发光器件、太阳电池、光探测器等领域中均获得了令人瞩目的研究进展。其中，硅量子点有机LED更是结合了硅量子点和有机物的光电性能优势，并且显示出了良好的器件发光效率。硅量子点给光电器件的发展带来了新思路，并且由于其无毒、价格低廉和能与成熟的硅基光电子器件兼容等优势，硅量子点有望在未来的光电器件领域的革新中扮演重要角色！

(资料参考来源：科技日报、知网、科幻网)

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