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　　近年來，量子點(diǎn)在顯示領(lǐng)域的迅速成功并不是偶然的，而是源于其合成化學(xué)的成熟及其獨(dú)特的化學(xué)、光學(xué)和光電性質(zhì)。在CIDC2020量子點(diǎn)顯示技術(shù)產(chǎn)業(yè)峰會(huì)上，浙江大學(xué)秦海燕教授對(duì)膠體量子點(diǎn)（QDs）在顯示領(lǐng)域的材料化學(xué)前景進(jìn)行了展望，且介紹了量子點(diǎn)發(fā)射體在顯示上的自然匹配和化學(xué)手段，以最終發(fā)揮其全部潛力。

　　浙江大學(xué)教授秦海燕

　　秦海燕介紹，膠體量子點(diǎn)是一種可溶液加工，尺寸在量子限域范圍的半導(dǎo)體納米晶體，其表面包裹一層有機(jī)配體。量子點(diǎn)合成化學(xué)的進(jìn)展可以獲得具有高效、穩(wěn)定和高純度熒光發(fā)射性能的發(fā)光材料。

　　她指出，核/殼量子點(diǎn)的電致發(fā)光有望充分利用量子點(diǎn)優(yōu)異的發(fā)光性能和可溶液加工性能，實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）、電驅(qū)動(dòng)單光子源和潛在的電泵浦激光器。然而，高性能QLED的設(shè)計(jì)和制造仍然極具挑戰(zhàn)性。

　　秦海燕也介紹，量子點(diǎn)在工作狀態(tài)下難以保持優(yōu)異的發(fā)光特性，這通常被歸因于器件中不平衡的電荷注入和/或界面激子猝滅。以此為指導(dǎo)原則在材料篩選和器件工程方面做了大量的努力，但目前仍然僅有幾個(gè)有限特例實(shí)現(xiàn)了高效率和較長工作壽命的紅綠光QLED。她表示，這種情況說明，需要在基礎(chǔ)科學(xué)問題層面有新的理解，并提出量子點(diǎn)設(shè)計(jì)的新原則和指標(biāo)，以跨越從光致發(fā)光與電致發(fā)光的鴻溝。

　　OLED一直都存在熒光發(fā)光效率的問題，因而業(yè)界提出了熱激活延遲熒光材料（TADF）解決方案。秦海燕表示，從材料發(fā)光原理來看，量子點(diǎn)在很大程度上就是“TADF材料”。

　　量子點(diǎn)在顯示中的應(yīng)用主要有兩種技術(shù)路線：一是光致發(fā)光，主要配合液晶顯示，提高顯示色域表現(xiàn)；二是電致發(fā)光，雖有相關(guān)樣品出現(xiàn)，但仍未商業(yè)化。秦海燕介紹，“在光致發(fā)光中，激子是通過吸收光子將量子點(diǎn)價(jià)帶的電子激發(fā)到導(dǎo)帶而同時(shí)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，并限域在核-殼結(jié)構(gòu)中。在電致發(fā)光中，激子是通過將電子和空穴分別注入量子點(diǎn)而產(chǎn)生的，而電子和空穴的注入都將經(jīng)過量子點(diǎn)表面。這意味著，在設(shè)計(jì)高性能電致發(fā)光器件的量子點(diǎn)時(shí)，除了考慮表面配體對(duì)量子點(diǎn)光學(xué)性能的影響，還必須考慮它們的電化學(xué)特性。”

　　關(guān)于量子點(diǎn)為什么要在表面包裹有機(jī)配體，秦海燕表示，“除了讓量子點(diǎn)容易加工之外，更重要的是量子點(diǎn)是單晶材料，表面的原子配位是不全的，就會(huì)導(dǎo)致電子或空穴產(chǎn)生以后，不管是電致發(fā)光還是光致發(fā)光產(chǎn)生的表面原子會(huì)被捕獲，出現(xiàn)發(fā)光效率降低的現(xiàn)象。”

　　為此，需要設(shè)計(jì)一種量子點(diǎn)，通過對(duì)不同的電子或空穴位隔離的方法，提升材料發(fā)光效率。但她也表示，“最好的辦法是能夠讓它的表面這些缺陷都消滅掉，比如把鎘的配體換成硫的配體，可以提升熒光發(fā)光率。”

　　從量子點(diǎn)材料本身來看，秦海燕表示，我們需要對(duì)量子點(diǎn)的激發(fā)態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)與可控合成。她介紹，浙江大學(xué)高新材料化學(xué)中心彭笑剛課題組和金一政課題組在2014年設(shè)計(jì)出一種新型的量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED），制備方法基于低成本、有潛力應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)的溶液工藝，其綜合性能超越了已知的所有溶液工藝的紅光器件，將使用亮度條件下的壽命推進(jìn)到10萬小時(shí)的實(shí)用水平。

　　秦海燕表示，量子點(diǎn)作為新型的發(fā)光和光電材料，有望在顯示和照明、激光、單光子源、生物醫(yī)學(xué)成像等眾多應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生顛覆性的影響。她也表示，不同的應(yīng)用需要去量身定制量子點(diǎn)材料，“做照明和做顯示的量子點(diǎn)，應(yīng)該不是同一種量子點(diǎn)材料。我們需要對(duì)量子點(diǎn)的機(jī)制做控制，而不是把量子點(diǎn)直接合成出來，需要控制它的激發(fā)態(tài)的性質(zhì)，在合成上要求對(duì)量子點(diǎn)做到原子級(jí)別的控制，這樣才能夠真正實(shí)現(xiàn)我們對(duì)它的性能設(shè)計(jì)以及做到均一化各方面的要求。”

　　備注：內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)場速記整理