“量子”超高分辨量子点LED问世 福州大学李福山教授团队研究成果发表

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近日，福州大学李福山教授团队联合中科院宁波材料所钱磊研究员，利用有序分子自组装技术和转移印刷技术相结合的方法，提出一种抑制高分辨率器件漏电流的新策略，制备了高性能的超高分辨率量子点发光二极管(LED)。

量子点发光二极管(QLED)是一种不需要额外光源的尚处于研发阶段的自发光技术，并且由于其优异的光电特性，如高色纯度、高发光效率等在照明显示领域具有广阔的应用前景。早在前几年，就有研究QLED项目的团队，如果量子点合成达到了LED光电性能的要求，那么，量子点LED有望结合氮化镓LED和OLED两者的优势。

量子点是一类尺度小于20nm的微粒材料，由于尺度小，其量子限域效应显著，量子点因此能发出频谱宽度很窄的纯色光，而发光的颜色由量子点的物理性质决定，基本能覆盖可见光。量子点有一个与众不同的特性，即每当受到光或电的刺激，量子点便会发出有色光线，光线的颜色由量子点的组成材料和大小形状决定，这一特性使得量子点能够改变光源发出的光线颜色。量子点能够将LED光源发出的蓝光完全转化为白光，而不是像YAG荧光体那样只能吸收一部分，这意味着在同样的灯泡亮度下，量子点LED灯所需的蓝光更少，在电光转化中需要的电力自然更少。QLED的白光，在原理可以完全做到与理想照明光源一致，更加接近于自然光，并且发热大大减少，更高效的表现令其在节能减排方面更优一等。

近年来，在“元宇宙”、智慧医疗等新兴概念的驱动下，下一代显示器为像素分辨率设定了更高的标准，以满足海量信息及近眼显示等不断升级的应用需求。开发具有千级乃至万级PPI(每英寸所拥有的像素数目)、可在微小空间输出海量信息的极高分辨率显示器，是发展的趋势，同时也是条件所在。

但QLED的的量子点因其容易受热量和水分影响的缺点，无法实现与自发光OLED相同的蒸镀方式，只能研发喷墨印刷制程。要如何实现量子点发光二极管的高分辨率像素化，仍然是一个关键瓶颈。

在该研究中，研究人员利用有序分子自组装技术实现了致密无缺陷的量子点单层膜，并结合转移印刷技术实现了亚微米级像素的超高分辨率量子点显示，其最高分辨率达到9072-25000PPI(人眼极限分辨率约为300PPI)，实现了量子点图案化薄膜的均匀拾取和释放，可以轻松制备出亚微米级像素的超高分辨率量子点发光二极管。重要的是，这是目前报告的显示器件的最高像素密度之一。

同时，为了抑制器件的漏电流，该工作首次提出在发光量子点像素之间嵌入蜂窝图案化的宽带隙非发光量子点层作为电荷阻挡层，从而实现了亮度高达262400 cd m-2，且外量子效率为14.72%的红光QLED。这种均匀致密的阻挡层有效地降低了器件的漏电流，极大地提高了器件的效率。与之前的研究比较，该成果在高分辨率量子点显示方面具有更佳性能，为实现具有高性能的超高分辨率发光显示开辟了一条全新的路线。

据介绍，这种新型的高分辨率图案化方法在未来可以进一步实现全彩显示。超高分辨率量子点发光二极管的前景可以应用于下一代“近眼”设备，比如虚拟现实 (VR) 和增强现实 (AR) 应用的头戴式显示器和智能眼镜等。相关研究论文日前在线发表于国际顶级期刊《自然-光子学》。

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