量子点技术

目录01简介02原理03应用QuantumDotLEDWhatisQuantumDot?WhatisQuantumDot?•Nanocrystals•2-10nmdiameter•SemiconductorsCdSe/SS/SeZn/CdWhatisinQuantumDot?HowwasQuantumDotdiscovered?•上世纪80年代初，美国贝尔实验室的LouisBrus和前苏联约夫研究所的AlexanderEfros以及VictorI.Klimov等多位研究者发现：粒径不同硫化镉颗粒在受激情况下会产生不同颜色的荧光。•在1990~1993年之间，贝尔实验室发明了“金属有机-配位溶剂-高温”技术，它以具有高毒性、非常不稳定的二甲基镉作为镉源，在300℃左右高温下、在有机配位溶剂中合成高质量的硒化镉。WhatpropertydoesQuantumDothave?•表面效应•限域效应•尺寸效应WhatdoesQuantumDotusefor?QuantumDotLED（QDLED/QLED)YAG：Ce单量子点多量子点双量子点WhywemakeQuantumDotLED?ComparationbetweenQLED&traditionalWLEDQLED•色纯度高•发光效率高•尺寸小•材料构成简单•封装工艺和结构简单WLED•色纯度低•发光效率低•尺寸较大•材料构成较复杂•封装工艺和结构较复杂QLED发光原理量子屏QLED技术解析QLED是“QuantumDotlightEmittingDiode”的简写，中文译名是量子点发光二极管，亦可称量子屏显示技术，这是一项介于液晶和OLED之间的新型技术原理是通过蓝色lED光源照射量子点来激发红光及绿光，这项技术是将量子点的光学材料放入背照灯与液晶面板之间，可以使色域达到或超过OLED的水平，甚至可以省去光源侧的偏光片，有效降低液晶显示产品(适用于液晶电视和液晶显示器)的制造成本。QLED发光原理量子点具有发光特性，量子点薄膜(QDEF)中的量子点在蓝色LED背光照射下生成红光和绿光，并同其余透过薄膜的蓝光一起混合得到白光，从而提升整个背光系统的发光效果。量子点QLED显示技术与众不同的特性，每当受到光或电的刺激，量子点便会发出有色光线，光线的颜色由量子点的组成材料和大小形状决定，量子点能够将LED光源发出的蓝光完全转化为白光(传统YAG荧光体只能吸收一部分)，这意味着在同样的亮度下，量子点QLED所需的蓝光更少，在电光转化中需要的电力亦更少，有效降低背光系统的功耗总成。QLED发光原理量子点QLED显示技术得天独厚的优势令电视亮度有效提升30～40%，背光源系统色彩转换效率大幅提升的情况下，画面的色彩更亮丽，兼顾节能环保等特点，画面亮度、色彩纯度均为WLED背光系统的2倍左右，性能提升十分明显。考虑到液晶技术的物理特性先天不足，量子点QLED显示技术能够带来如此多的革命，堪称液晶技术的“完美形态”毫不为过。量子点QLED色彩准确性高且画面更稳定组成材料这项技术核心在于量子点，量子点一般由锌、镉、硒和硫原子构成。研究人员制备的高质量的具有核壳结构的CdSe/ZnS和CdSe/CdS/ZnS纳晶量子点，同时使用聚三苯胺(poly-TPD)为空穴传输层、八羟基喹啉铝(Alq3)为电子传输层，通过调节量子点尺寸以及通过器件结构和各层厚度的优化，制备了可发红、橙、黄、绿四种颜色光的QD-LED器件，其最大亮度分别达到9064(红光)、3200(橙光)、4470(黄光)和3700(绿光)cd/m2，分别为各色光QD-LED文献报道的最高值。同时，这些QD-LEDs还具有较低的启亮电压(3-4V)、改进的效率(1.1-2.8cd/A)、高的色纯度(电致发光谱半峰宽30nm左右)和较长的工作寿命。结构特点因体积小，让内部电子在各方向上的运动受到限制，所以量子限域效应特别显著，也让它能发出特定颜色的荧光。其发出的光线颜色由量子点的组成材料和大小、形状所决定。由于发光波长范围极窄，颜色非常纯粹，所以画面更加明亮。当受到电或者光（诸如LED产生的光）的刺激后，量子点中的电子吸收了光子的能量，从稳定的低能级跃迁到不稳定的高能级，而在稳定恢复时将能量以特定波长的光子放出。QLED和OLED的对比QLED和OLED的本质区别其实就是发光材料不同，前者为无机物量子点材料，后者是有机小分子与聚合物。与有机发光材料相比，量子点的高稳定性使得器件封装要求低于OLED。目前OLED显示屏在制造技术上仍存在一些困难。如果屏幕尺寸增大，造成色彩不精确。量子点显示屏的制造则不会出现色彩偏移的问题。另外量子点材料可以形成悬浊液，甚至可以像喷墨打印那样“打印”在非常薄的、柔性或者透明的衬底上。纯色OLED需要彩色过滤器才能产生，而QLED天生就能产生各种不同纯色，因此能效更高，制造成本更低。在同等画质下，QLED的节能性有望达到OLED的2倍，发光率将提升30%至40%。量子点的应用一：量子点电视3.由于量子点的大小尺寸可以被精确控制，因而导致由这些量子点生成的光被精确控制，换句话说，在图像色彩的控制上也就更精准。有两种应用方向：一种是三星、LG、3M等公司使用的将量子点散布在薄膜上；另一种是用于边置LCD背光单元，在薄壁管外涂覆量子点的方式1.由于量子点的鲜明特征是，既可使用单色光激发出多种不同颜色，也可以使用多种颜色的光激发产生特定颜色的纯色荧光。2.QLED显示技术能够增强LED白色光强度，并且一旦用蓝色LED点亮会激发出全频谱光的能力，它能以更有效的方法去点亮LCD显示的像素。量子点的应用二：量子点激光器量子点激光器的性能与量子阶激光器或量于线激光器相比，具有更低的阂值电流密度，更高的特征温度和更高的增益等优越特性。这主要由于在量子点材料(又称零维材料)中，载流子在三个运动方向上受到限制，载流于态密度与能量关系为6函数，因而具有许多独特的物理性质，如量子效应、量子隧穿、非线性光学等，极大地改善了材料的性能。2011年10月21日，华工科技聘任国际纳米专家王肇中为公司首席科学家，负责量子点激光器中试研发。华工科技副总裁杨肖表示，“这项技术在发达国家只处于中试阶段，华工科技站在了世界技术前沿。”980nm量子点激光器可广泛应用于大功率光纤放大泵浦源、激光手术刀、材料加工和防伪检测等领域；1.3mm、1.55mm和可见光的单模量子点激光器在大容量光纤通信，高速光计算、光互联和信息处理等许多方面都有极其重要的应用前景量子点的应用之三：流式细胞仪流式细胞仪是对细胞进行自动分析和分选的装置。它可以快速测量、存贮、显示悬浮在液体中的分散细胞的一系列重要的生物物理、生物化学方面的特征参量，并可以根据预选的参量范围把指定的细胞亚群从中分选出来。多数流式细胞计是一种零分辨率的仪器，它只能测量一个细胞的诸如总核酸量，总蛋白量等指标，而不能鉴别和测出某一特定部位的核酸或蛋白的多少。也就是说，它的细节济研咨询:分辨率为零。量子点的应用之四：生物成像生物连接的量子点已被应用到DNA杂交、免疫测定及受体介导的细胞内吞作用和时间控制的组织片段的荧光成像，并作为荧光标志应用到蛋白组研究及活体中细胞成像。量子点的一个突出好处是它有着非常高的光稳定性，这就可以在一段时间内实现对细胞内反应过程的实时监控和追踪。而且可用不同颜色的量子点同时对活细胞内或表面进行标记，这就方便了对不同目标的区分。量子点的应用之五：药物传递近年来基于荧光技术的药物筛选方法,由于其灵敏度高、使用方便等优点得到了快速的发展。量子点作为新型的无机荧光染料,独特的光学性质,势必会对药物筛选研究带来深远的影响。Nie等巧妙地将不同数量的不同荧光特征的量子点组合进内部镂空的高分子小球,从而形成具有不同光谱特征和亮度特征的可标记到生物分子上的微球,发现将5～6种颜色,6种发光强度的量子点进行不同组合即可形成10000～40000种可识别编码的量子点微球,如果发光强度的变化增加到10种,就可以加工出100万种可识别的编码微球,理论上可以对100万种不同的DNA或蛋白质进行识别。量子点展望之一：目前,量子点的制备技术和标记技术都在不断地完善,量子点的性能也在提高,已在光学、电子学、信息科学、生命科学等研究领域里展露头角。但在医药领域,尤其是临床应用中,量子点的使用范围是否能得到进一步的发展和扩大,还取决于能否解决量子点自身存在的毒性和生理环境对其光学性质的影响等问题。因此,下一步的研究将集中在这些方面。可以相信,随着这些问题的明确和解决,量子点必将在生物医学领域获得更好的应用空间。量子点是一类应用于生物成像中的新型的荧光探针，它将在细胞表面和内部功能分子的成像探测、组织器官以及病变部位的成像定位与诊断等方面得到更加广泛的应用。量子点展望之二：三星曾发布了一个显示屏的未来发展规划，这份规划表明柔性屏和可折叠屏将成为未来显示屏的主要发展方向，到2018年甚至能够占到40%的市场份额，这样看来LGFlex和三星GalaxyRound才仅仅是一个开始。在太阳能电池、生物医学、高端防伪、激光器、显示屏、高端元器件等方面，能有很大方面的发展方向谢谢！。