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什么是量子点?浅谈几种量子点类型

导读: 量子点,也称为半导体纳米晶,是少量原子组成的、三个维度尺寸通常是1~100nm的零维纳米结构。

上篇主要讲解了纳米晶荧光材料所具有的独特光谱特性,非常适合在显示与照明中发挥其应用价值。这次我们就来看一看目前有哪些纳米晶材料广泛活跃在这个舞台上。

首先来介绍一下什么是纳米晶荧光材料:量子点,也称为半导体纳米晶,是少量原子组成的、三个维度尺寸通常是1~100nm的零维纳米结构。在全部的量子点材料中,胶体量子点是最大的一类,采用化学合成的方法,使金属的有机或无机物形成量子点,分散于溶剂中。胶体量子点的优点是:量子点尺寸可以精确调控,平均尺寸分布大约在5%~10%范围内;量子点组分易于控制;可以获得高密度的量子点阵列;制备价格低廉等。

目前发展时间长、比较成熟的材料是以CdSe为核心的核壳类量子点,具有较窄的发光半峰宽(FWHM<30nm),较高的量子产率(>90%),良好的蓝光吸收,较好对空气以及光照稳定性。目前很多量子点产品使用的都是该类量子点。我们以该材料做参照物,来对比以下接下来的几种量子点材料。

什么是量子点?浅谈几种量子点类型

图:镉类量子点材料结构、生长原理图,光谱以及紫外激发颜色

钙钛矿量子点是近期研究比较热门的材料,主要有APbX3(A=Cs、MA,X=Cl、Br、I)等材料类型。钙钛矿量子点具有更优异的发光特性,极窄的发光半峰宽(FWHM<20nm),较高的量子产率(>70%),优异的蓝光吸收,但湿气稳定性很差,在使用稳定性上还需要很大提升。

以上两种量子点材料具有较好的发光特性,但还有个共同的缺点就是具有重金属毒性(含镉、铅),鉴于欧盟的RoHS标准目前的限制与未来的变化情况,在未来无镉无铅的量子点材料更有利于环保。针对RoHS标准的话题我们这次不展开介绍,让我们看看未来有什么可替代的量子点材料。

铟类量子点主要有CuInS2(简称CIS)和InP,但InP发光半峰宽较宽(FWHM>38nm)其中CIS半峰宽基本上大于90nm,量子产率接近CdSe类(>60%),较弱的蓝光吸收,稳定性问题也有待解决。综合考虑目前来看并不能完全胜任优益光谱的目标,但随着研发进展逐步逼近并超过需求技术参数,满足使用要求的稳定性还是非常有可能的。

以上就是简要介绍了几种量子点类型,对于量子点材料是如何应用的?有哪些问题和挑战要解决?我们下次再介绍。

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