什么是量子点？浅谈几种量子点类型

2018-05-24 10:17

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。