Quali sono gli sviluppi applicativi dei punti quantici nella fotoluminescenza e nell'elettroluminescenza?

In seguito alla scoperta di molti nuovi fenomeni fisici dei nanocristalli semiconduttori [1-5], sono state scoperte molte potenziali applicazioni che utilizzano punti quantici (QD). A causa dell'effetto di confinamento quantistico e dell'effetto di dimensione quantistica, i punti quantici dei semiconduttori hanno le caratteristiche di ampio spettro di eccitazione, larghezza ridotta del mezzo valore, lunghezza d'onda regolabile e elaborazione della soluzione, ecc., Che hanno ricevuto ampia attenzione [6-9]. Dopo oltre 30 anni di sviluppo, i materiali a punti quantici hanno raggiunto un"percorso di sintesi verde" e le loro prestazioni sono gradualmente migliorate, consentendo la produzione e la fornitura di prodotti industrializzati. Attualmente sono stati sviluppati dispositivi fotoluminescenti per applicazioni commerciali e questa serie di dispositivi è stata utilizzata nell'illuminazione a LED. E campo di visualizzazione [10-12]. Soprattutto nel campo del display, i punti quantici come cdse hanno larghezze di linea estremamente strette, elevata saturazione del colore e forti capacità di riproduzione del colore per gli oggetti, che possono raggiungere oltre il 120% della gamma di colori ntsc [13,14], causando la maggior parte dei televisori nel mondo Ricercato da produttori e fornitori di schermi di telefoni cellulari. Da quando SONY ha rilasciato la prima TV a punti quantici nel 2013, aziende come TCL, Samsung, LG e Nanojing Technology hanno rilasciato diversi prodotti a punti quantici, che coprono molti campi come TV, telefoni cellulari e monitor di computer [15,16]. Alla fiera CES 2018 negli Stati Uniti, TCL, Hisense e altre società hanno spinto per la tecnologia di visualizzazione a punti quantici, che sicuramente promuoverà l'ulteriore sviluppo e crescita del display a punti quantici. Si stima che nel 2025 i display a punti quantici possano occupare più del 30% del mercato [17].

Questa recensione si concentra sull'applicazione dei punti quantici alle applicazioni di fotoluminescenza ed elettroluminescenza nell'illuminazione di alta qualità e nelle tecnologie di visualizzazione. Lo sviluppo dei punti quantici è entrato nella fase di applicazione commerciale dall'illuminazione iniziale fino alla retroilluminazione del display ad alta gamma di colori a fotoluminescenza di oggi. Nella fase successiva, si può immaginare che la graduale riduzione del costo dei punti quantici, la sintesi su larga scala e gli sforzi compiuti da produttori come QD Vision, Samsung e LG nell'elettroluminescenza dei punti quantici, promuoveranno ulteriormente la elettricità su vasta area dei punti quantici. Commercializzazione di dispositivi elettroluminescenti.

2. Punti quantici colloidali

I punti quantici colloidali di solito si riferiscono a cristalli di dimensioni nanometriche sintetizzati e processati in soluzione [18], che possono essere uniformemente dispersi nella soluzione. La superficie dei punti quantici è ricoperta da uno strato di ligandi organici e i ligandi sono collegati da legami di coordinazione. Alla superficie del punto quantico. I punti quantici più comuni sono le nanoparticelle semiconduttrici composte dal gruppo II-VII (cdse, cds, Znse, cds, Pbs, Pbse), dal gruppo III-VI (InP, InAs) o dal gruppo I-III-VII (cuIns2, AgIns2). Combinando diversi elementi e ligandi nella sintesi, si possono ottenere punti quantici con diverse morfologie e proprietà [19,20].

A causa dell'effetto della dimensione quantistica e dell'effetto di confinamento quantistico, semplicemente regolando la dimensione dei punti quantici preparati, lo spettro può coprire tutte le lunghezze d'onda dal blu al vicino infrarosso [21-23]. Ad esempio, i punti quantici di seleniuro di cadmio, quando la dimensione delle particelle sintetiche aumenta da 2 nm a 8 nm, sotto la luce ultravioletta, il suo colore può passare dal blu al rosso [24]. Allo stato attuale, i punti quantici a base di cadmio hanno dimostrato di avere prestazioni eccellenti [25] e i punti quantici composti da cadmio, zinco, selenio, zolfo e altri elementi sono entrati nella fase di applicazione. Allo stesso tempo, anche i punti quantici privi di cadmio come InP [26] sono in fase di avanzamento della ricerca; Anche i punti quantici di perovskite sono attualmente un sistema di ricerca popolare, ma la stabilità dei punti quantici di perovskite è ancora un problema. Questa recensione si concentra sui punti quantici dei semiconduttori colloidali.

2.1. Sviluppo della sintesi di punti quantici

La sintesi dei punti quantici ha svolto un ruolo decisivo nello sviluppo dei punti quantici. È possibile ottenere solo punti quantici stabili e affidabili per gettare le basi per la ricerca e le applicazioni industriali. Secondo il sistema di sintesi dei punti quantici, è diviso in fase acquosa e sistema fase olio, ma la stabilità dei punti quantici sintetizzati nella fase acquosa è scarsa, la resa quantica è bassa, la distribuzione delle dimensioni è ampia ed è facile da agglomerare e precipitare, ed è stato gradualmente eliminato [27]. Nel sistema in fase oleosa, solitamente incluso nel solvente organico ad alto punto di ebollizione a una temperatura di 120-360°C, il precursore reagisce per formare i nuclei dei punti quantici e arresta la crescita mediante successivo raffreddamento [25,28,29]. Nel 2001, Peng [29] e altri hanno preparato con successo cdse, cds e punti quantici cdte di alta qualità utilizzando l'ossido di cadmio, che ha bassa tossicità e reattività. Successivamente, nel 2002, è stato proposto un sistema solvente non coordinante [30], che è attualmente il sistema più utilizzato. L'ampio sistema di ottadecene, questa soluzione a basso punto di fusione e alto punto di ebollizione, ha preparato con successo punti quantici cds in un'atmosfera di Ar. Questo sistema di sintesi non ha bisogno di essere fatto reagire in un ambiente anidro e la reazione è mite, la qualità del nucleo di cristallo è facile da controllare, la riproducibilità dell'esperimento è buona, il processo di preparazione è semplificato ed è noto come [ GG] quot;percorso di sintesi verde". Ora è accademicamente e industrialmente Sono tutti sintetizzati usando questo metodo.

Negli ultimi 10 anni, anche il metodo della microreazione è stato migliorato. Questo metodo può essere utilizzato per produrre nanocristalli su larga scala e avere un buon controllo sulle proprietà fisiche e chimiche. A causa dell'aumento della controllabilità del reattore, l'integrazione di sensori che possono essere analizzati in tempo reale in ogni fase del processo e l'ottimizzazione dell'algoritmo per aumentare l'output hanno reso possibile questo miglioramento [31,32]. I colloidi nanocristallini sono stati sintetizzati con successo in microreattori, come cdte, cdse, InP[33,34] e persino punti quantici core/shell di cdse/Zns e Znse/Zns [35]. Sebbene il metodo del microreattore possa sostituire la sintesi batch, sono necessari ulteriori miglioramenti per sintetizzare nanocristalli con composizioni, forme e proprietà di fluorescenza controllabili più complesse.