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中山大學(xué)團隊在膠體量子阱 LED 領(lǐng)域的重大突破
來源：
時間：2024-07-15 15:24:03
在當(dāng)今科技不斷創(chuàng)新的時代，發(fā)光二極管（LED）技術(shù)的發(fā)展日新月異。中山大學(xué)的科研團隊在這一領(lǐng)域持續(xù)探索，近期取得了令人矚目的重要成果。
近日，中山大學(xué)電子與信息工程學(xué)院（微電子學(xué)院）的劉川教授和劉佰全副教授所帶領(lǐng)的團隊，在發(fā)光二極管（LED）研究方面取得了關(guān)鍵性進展。他們運用核/殼型膠體量子阱技術(shù)，對激子動力學(xué)進行了精準(zhǔn)調(diào)控，成功降低了激子復(fù)合缺陷，實現(xiàn)了電荷注入的平衡，并抑制了膠體量子阱之間的能量轉(zhuǎn)移。這一創(chuàng)新性舉措不僅極大地提高了 LED 器件的效率，還成功地將其與薄膜晶體管和電路板相集成，達成了有源尋址，展現(xiàn)出“流水線”式的顯示效果。
膠體量子阱 LED 作為一種新興的納米晶 LED，憑借其高色純度、窄半高寬的電致發(fā)光性能以及可溶液加工的特點，在顯示領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。團隊通過深入研究不同殼層厚度的核/殼異質(zhì)膠體量子阱對激子動力學(xué)的作用，發(fā)現(xiàn)激子的產(chǎn)生與膠體量子阱殼層厚度存在緊密的依賴關(guān)系。研究表明，在特定的厚度范圍內(nèi)增加殼層厚度，能夠顯著增強輻射復(fù)合效率，同時降低俄歇復(fù)合，從而大幅度提升膠體量子阱 LED 器件的綜合性能，實現(xiàn)了高效率、高亮度以及超低效率滾降的出色表現(xiàn)。其外量子效率高達 13.43%，電流效率達到 9.20 cd/A，功率效率為 6.04 lm/W。在二維納米晶 LED 紅光波段（600 - 700nm）中，這些指標(biāo)均達到了目前已報道的最高水平。此外，當(dāng)器件的亮度從 1000 cd/m²提升至 10000 cd/m²時，外量子效率僅從 13.15%輕微下降至 12%，這也是目前已報道的膠體量子阱 LED 中的最優(yōu)成果。
通過與 PEN 柔性襯底相結(jié)合，成功實現(xiàn)了柔性膠體量子阱 LED，其外量子效率相比之前報道的最佳柔性膠體量子阱 LED 提高了 40 倍。研究團隊進一步借助大電流 TFT 驅(qū)動電路，順利實現(xiàn)了對單個或多個膠體量子阱 LED 的選通控制，達成了有源尋址和“流水線”效果的顯示。這一研究成果不僅為膠體量子阱 LED 的后續(xù)研究和應(yīng)用開辟了全新的途徑，也為未來顯示和照明技術(shù)的發(fā)展提供了嶄新的思路與策略。
該研究成果已在國際知名學(xué)術(shù)期刊《Applied Physics Reviews》上發(fā)表，論文題目為“Exciton control enables high-performance colloidal quantum well light-emitting diodes”，并被選為亮點文章（Featured Article）。
該論文的第一單位為中山大學(xué)電子與信息工程學(xué)院（微電子學(xué)院），中山大學(xué)博士生胡素娟、東南大學(xué)博士生項文斌、中山大學(xué)劉佰全副教授為論文共同第一作者，中山大學(xué)劉佰全副教授、劉川教授等為論文共同通訊作者，其他合作人員分別來自東南大學(xué)、新加坡南洋理工大學(xué)、華南理工大學(xué)、香港科技大學(xué)。此項研究工作獲得了國家自然科學(xué)基金（62104265）和廣東省科技計劃（2022A0505020022、2021A0505110009）等項目的支持。
中山大學(xué)的這一研究成果意義重大，為膠體量子阱 LED 的未來發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。相信在各方的持續(xù)努力下，這一技術(shù)將為顯示和照明領(lǐng)域帶來更多突破性的變革。
近日，中山大學(xué)電子與信息工程學(xué)院（微電子學(xué)院）的劉川教授和劉佰全副教授所帶領(lǐng)的團隊，在發(fā)光二極管（LED）研究方面取得了關(guān)鍵性進展。他們運用核/殼型膠體量子阱技術(shù)，對激子動力學(xué)進行了精準(zhǔn)調(diào)控，成功降低了激子復(fù)合缺陷，實現(xiàn)了電荷注入的平衡，并抑制了膠體量子阱之間的能量轉(zhuǎn)移。這一創(chuàng)新性舉措不僅極大地提高了 LED 器件的效率，還成功地將其與薄膜晶體管和電路板相集成，達成了有源尋址，展現(xiàn)出“流水線”式的顯示效果。
膠體量子阱 LED 作為一種新興的納米晶 LED，憑借其高色純度、窄半高寬的電致發(fā)光性能以及可溶液加工的特點，在顯示領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。團隊通過深入研究不同殼層厚度的核/殼異質(zhì)膠體量子阱對激子動力學(xué)的作用，發(fā)現(xiàn)激子的產(chǎn)生與膠體量子阱殼層厚度存在緊密的依賴關(guān)系。研究表明，在特定的厚度范圍內(nèi)增加殼層厚度，能夠顯著增強輻射復(fù)合效率，同時降低俄歇復(fù)合，從而大幅度提升膠體量子阱 LED 器件的綜合性能，實現(xiàn)了高效率、高亮度以及超低效率滾降的出色表現(xiàn)。其外量子效率高達 13.43%，電流效率達到 9.20 cd/A，功率效率為 6.04 lm/W。在二維納米晶 LED 紅光波段（600 - 700nm）中，這些指標(biāo)均達到了目前已報道的最高水平。此外，當(dāng)器件的亮度從 1000 cd/m²提升至 10000 cd/m²時，外量子效率僅從 13.15%輕微下降至 12%，這也是目前已報道的膠體量子阱 LED 中的最優(yōu)成果。
通過與 PEN 柔性襯底相結(jié)合，成功實現(xiàn)了柔性膠體量子阱 LED，其外量子效率相比之前報道的最佳柔性膠體量子阱 LED 提高了 40 倍。研究團隊進一步借助大電流 TFT 驅(qū)動電路，順利實現(xiàn)了對單個或多個膠體量子阱 LED 的選通控制，達成了有源尋址和“流水線”效果的顯示。這一研究成果不僅為膠體量子阱 LED 的后續(xù)研究和應(yīng)用開辟了全新的途徑，也為未來顯示和照明技術(shù)的發(fā)展提供了嶄新的思路與策略。
該研究成果已在國際知名學(xué)術(shù)期刊《Applied Physics Reviews》上發(fā)表，論文題目為“Exciton control enables high-performance colloidal quantum well light-emitting diodes”，并被選為亮點文章（Featured Article）。
該論文的第一單位為中山大學(xué)電子與信息工程學(xué)院（微電子學(xué)院），中山大學(xué)博士生胡素娟、東南大學(xué)博士生項文斌、中山大學(xué)劉佰全副教授為論文共同第一作者，中山大學(xué)劉佰全副教授、劉川教授等為論文共同通訊作者，其他合作人員分別來自東南大學(xué)、新加坡南洋理工大學(xué)、華南理工大學(xué)、香港科技大學(xué)。此項研究工作獲得了國家自然科學(xué)基金（62104265）和廣東省科技計劃（2022A0505020022、2021A0505110009）等項目的支持。
中山大學(xué)的這一研究成果意義重大，為膠體量子阱 LED 的未來發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。相信在各方的持續(xù)努力下，這一技術(shù)將為顯示和照明領(lǐng)域帶來更多突破性的變革。
