Neue Quantenpunkt-LED mit atomarer Lagensteuerung durchbricht Engpass in der Displaytechnologie
Das Forschungsteam um Wang Ligang von der School of New Materials der Peking University Shenzhen Graduate School hat in Zusammenarbeit mit internationalen Forschungseinrichtungen wie dem Cavendish Laboratory der Cambridge University bahnbrechende Fortschritte auf dem Gebiet der Quantenpunkt-Leuchtdioden erzielt. Die Forschung schlug eine innovative Lösung für die Leuchtdiodentechnologie vor, die auf der Regulierung von Quantenpunkten in Atomschichten basiert. Die relevanten Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht und bieten eine neue Lösung für die Entwicklung von ultrahochauflösender Displaytechnologie.
Das Forschungsteam entwickelte eine polare, lösungsmittelunterstützte Schnellverdampfungssynthesetechnologie (FEPS), mit der durch präzise Steuerung der Anzahl der Atomschichten von Perowskit-Quantenpunkten erfolgreich Quantenpunktmaterialien mit unterschiedlichen Emissionswellenlängen hergestellt werden können. Versuchsdaten zeigen, dass diese Technologie einen kontinuierlich einstellbaren Elektrolumineszenzpeak von 607–728 nm erreichen kann, mit einer externen Quanteneffizienz von 26,8 % und einer Halbspitzenbreite der Farbreinheit von nur 29–43 nm, was deutlich besser ist als die 61 nm herkömmlicher quasi-zweidimensionaler Perowskitmaterialien. Noch wichtiger ist, dass die Technologie eine Wellenlängenkontrollgenauigkeit auf Atomschichtebene erreicht, wobei der Wellenlängenunterschied zwischen verschiedenen Gerätechargen weniger als 1 nm beträgt, was viel besser ist als die 40 nm-Schwankung bei herkömmlicher Größenkontrolltechnologie.
MAPbI3-Perowskit-Quantenpunkt-LEDs mit unterschiedlichen Atomschichten
Dieser technologische Durchbruch löst effektiv die beiden größten technischen Probleme, die bei herkömmlichen Quantenpunktanzeigen bestehen: Durch Ersetzen der Größenkontrolle durch eine präzise Kontrolle der Anzahl der Atomschichten wird der Einfluss von Faktoren wie Vorläuferverhältnis und Reaktionsbedingungen auf die Lumineszenzwellenlänge vermieden; das halogenfreie Systemdesign wird übernommen, um das Komponententrennungsproblem von gemischten Halogenid-Perowskitmaterialien in optoelektronischen Geräten erfolgreich zu unterdrücken. Trägerdynamikstudien haben gezeigt, dass der Ladungsübertragungsmechanismus eine dominierende Rolle im Elektrolumineszenzprozess spielt. Diese Entdeckung liefert eine wichtige theoretische Grundlage für die Untersuchung von Energieübertragungsmechanismen in Systemen mit mehreren Bandlücken.
Diese technische Lösung hat im Displaybereich erhebliche Vorteile gezeigt: Die damit hergestellten Quantenpunkt-LED-Geräte verfügen nicht nur über eine hervorragende Farbleistung, sondern erzielen auch Durchbrüche in der Betriebsstabilität. Versuchsdaten zeigen, dass das Gerät unter kontinuierlichen Betriebsbedingungen weiterhin eine stabile Lumineszenz- und Farbleistung aufrechterhalten kann und somit ein zuverlässiges Materialsystem für die nächste Generation der ultrahochauflösenden Displaytechnologie bietet.
Die Forschung wurde gemeinsam von einem chinesisch-britischen wissenschaftlichen Forschungsteam durchgeführt und gemeinsam vom Newton International Scholarship der Royal Society of the United Kingdom, der National Natural Science Foundation of China und anderen Institutionen finanziert. Die Forschungsergebnisse bieten nicht nur einen neuen technischen Weg für die Quantenpunkt-Displaytechnologie, sondern bieten auch neue Ideen für die Anwendung von Perowskitmaterialien im Bereich optoelektronischer Geräte.
Leistung von Quantenpunkt-LEDs mit unterschiedlicher Atomlagenzahl