Fijn geregelde luminescerende Ag-In-Ga-S-kwantumdots met groen-rode dubbele emissie naar witte LED’s

Halfgeleider quantum dots (QD’s) materialen hebben een groot potentieel getoond voor toepassingen in verlichtings- en weergavevelden vanwege hun brede kleurengamma, instelbare emissiegolflengte, hoge kwantumefficiëntie, hoge kleurverzadiging en lage verwerkingskosten. Zo hebben QD-materialen op basis van cadmium en perovskiet opmerkelijke vooruitgang geboekt, maar heeft het gebruik van giftige Cd en Pb de verdere toepassing ervan beperkt.

De Restriction of Hazardous Substances (RoHS)-regelgeving beperkt het gebruik van Cd en Pb in elektronische producten duidelijk tot minder dan respectievelijk 100 ppm en 1.000 ppm. Daarom is het ontwikkelen van nieuwe milieuvriendelijke quantum dot-materiaalsystemen van groot belang.

De afgelopen jaren hebben milieuvriendelijke I-III-VI2 QD’s, zoals Ag-In-Ga-S (AIGS) QD’s, brede aandacht getrokken vanwege hun grote Stokes-verschuiving, regelbare emissie over het gehele zichtbare spectrum en hoge fotoluminescentie. kwantumopbrengst (PLQY).

Ze laten een groot potentieel zien op het gebied van verlichting en display. Vanwege de diverse elementensamenstelling van AIGS vertoont het doorgaans een breed emissiespectrum in het zichtbare bereik, vergezeld van een sterke hoofdemissiepiek in de bandafstand en een zwakke defectemissiepiek.

Momenteel richten onderzoekers zich vooral op het verkleinen van het PL-spectrum door middel van kern-schaalstructuren of legering om aan de vereisten van weergave te voldoen. De dubbele emissiekarakteristiek van QD’s met een breed spectrum in witlichttoepassingen heeft echter duidelijke voordelen, waardoor de realisatie van witlicht-emitterende apparaten (WLED’s) uit één materiaal mogelijk wordt gemaakt, waarbij de nadelen van complexe processen, zelfabsorptie en slechte prestaties worden vermeden. kleurweergave van meervoudig fluorescerend poeder samengesteld wit licht.

Daarom is het optimaliseren van de breedspectrumkarakteristiek van AIGS QD’s en het bereiken van fijne spectrale afstemming cruciaal voor het bestuderen van de luminescentie-eigenschappen van AIGS en het realiseren van hoogwaardige WLED’s.

Op basis hiervan gebruikte professor Song Jizhong van de Zhengzhou Universiteit de kwantumopsluiting die kenmerkend is voor kwantumdotmaterialen, die afhankelijk is van hun grootte, en door temperatuurregulatie van de kernvorming en groei van AIGS QD’s de grootteverdeling van QD’s-kristallen te controleren, waardoor hun grootte werd aangepast. emissiespectrum en behaalde AIGS QD’s met groen-rode dubbele emissiekenmerken. Het papier is gepubliceerd in het journaal Opto-elektronische vooruitgang.

In dit werk werden AIGS QD’s gesynthetiseerd door middel van een éénpots thermische injectiemethode, en de grootte van het kristal werd gecontroleerd door temperatuurregeling.

Bij lage temperatuur (180°C) werden gemakkelijker kleinere deeltjes (met een grootte van 3,7 nm) gevormd, terwijl bij hoge temperatuur (250°C) de kristallen de neiging hadden te groeien (met een grootte van 16,5 nm). Bij 220°C werden AIGS QD’s met twee verschillende grootteverdelingen (17 nm en 3,7 nm) verkregen, wat resulteerde in een enorm verschil in hun excitonemissiepieken.

Ten slotte werden AIGS QD’s met groen-rode dubbele emissie (530 nm – 630 nm) bereikt, en de excitonluminescentiekarakteristiek met dubbele piek werd bevestigd door temperatuurafhankelijke en excitatie-afhankelijke spectroscopie. Dit werk biedt een nieuw perspectief voor het bestuderen van de luminescerende eigenschappen van het nieuwe AIGS QDs-materiaalsysteem.

Deze breedband, bimodale emitterende QD’s hebben een groot potentieel in WLED’s. In dit werk werden AIGS QD’s met groen-rode dubbele emissie gemengd met een polymeer en in een film geperst, gecombineerd met een blauwe LED-chip, waardoor met succes een WLED werd voorbereid met een kleurcoördinaat van (0,33, 0,31) en een gecorreleerde kleurtemperatuur (CCT) van 5.425 K, een kleurweergave-index (CRI) van 90 en een stralingslichtefficiëntie (LER) van 129 lm/W, wat aangeeft dat AIGS QD’s een groot potentieel hebben voor verlichtingstoepassingen.