Koji su razvoji primjene kvantnih točaka u fotoluminiscenciji i elektroluminiscenciji?

Nakon otkrića mnogih novih fizikalnih pojava poluvodičkih nanokristala [1-5], otkrivene su mnoge potencijalne primjene pomoću kvantnih točaka (QD). Zbog kvantnog efekta izolacije i kvantnog učinka veličine, poluvodičke kvantne točke imaju karakteristike širokog spektra uzbude, uske širine pola vrijednosti, podesive valne duljine i obrade otopine itd., Koje su dobile veliku pozornost [6-9]. Nakon više od 30 godina razvoja, kvantni točkasti materijali postigli su "zeleni put sinteze", a njihova se učinkovitost postupno poboljšavala, omogućujući proizvodnju i opskrbu industrijaliziranim proizvodima. Trenutno su razvijeni fotoluminiscentni uređaji za komercijalne primjene, a ova serija uređaja korištena je u LED rasvjeti. I polje za prikaz [10-12]. Posebno u polju prikaza, kvantne točkice kao što je cdse imaju iznimno uske širine linija, visoku zasićenost boja i snažne mogućnosti reprodukcije boja za objekte, što može doseći više od 120% raspona boja ntsc [13,14], uzrokujući većinu televizora na svijetu koje traže proizvođači i dobavljači zaslona mobilnih telefona. Otkako je SONY 2013. godine objavio prvi quantum dot TV, tvrtke kao što su TCL, Samsung, LG i Nanojing Technology objavile su nekoliko kvantnih dot proizvoda, pokrivajući mnoga područja kao što su televizori, mobilni telefoni i računalni monitori [15,16]. Na izložbi CES-a 2018. u Sjedinjenim Američkim Državama, TCL, Hisense i druge tvrtke zalagale su se za tehnologiju kvantnog prikaza točaka, koja će zasigurno promicati daljnji razvoj i rast kvantnog prikaza točaka. Procjenjuje se da u 2025. godini kvantni zasloni točaka mogu zauzimati više od 30% tržišta [17].

Ovaj se pregled usredotočuje na primjenu kvantnih točaka na primjene fotoluminiscencije i elektroluminiscencije u visokokvalitetnim tehnologijama rasvjete i prikaza. Razvoj kvantnih točaka ušao je u fazu komercijalne primjene od početne rasvjete do današnje fotoluminiscencije pozadinskog osvjetljenja prikaza visokog raspona boja. U sljedećoj fazi može se zamisliti da će postupno smanjenje troškova kvantnih točaka, sinteza velikih razmjera i napori proizvođača kao što su QD Vision, Samsung i LG u kvantnoj točkastoj elektroluminiscenciji dodatno promicati električnu energiju kvantnih točaka na velikom području. Komercijalizacija elektroluminiscentnih uređaja.

2. Koloidne kvantne točkice

Koloidne kvantne točkice obično se odnose na kristale nano veličine sintetizirane i obrađene u otopini [18], koje se mogu ravnomjerno raspršiti u otopini. Površina kvantnih točaka prekrivena je slojem organskih liganada, a ligande su povezane koordinacijskim vezama. Na površinu kvantne točke. Najčešće kvantne točke su poluvodičke nanočestice sastavljene od II-VII skupine (cdse, cds, Znse, cds, Pbs, Pbse), III-VI grupa (InP, InAs) ili I-III-VII grupa (cuIns2, AgIns2). Kombiniranjem različitih elemenata i liganada u sintezi mogu se dobiti kvantne točkice s različitim morfologijama i svojstvima [19,20].

Zbog kvantnog učinka veličine i kvantnog efekta izolacije, jednostavnim podešavanjem veličine pripremljenih kvantnih točaka, spektar može pokriti sve valne duljine od plave do gotovo infracrvene [21-23]. Na primjer, kvantne točkice kadmija selena, kada se veličina sintetičkih čestica poveća s 2nm na 8nm, pod ultraljubičastim svjetlom, njegova boja može prijeći iz plave u crvenu [24]. Trenutno su se kvantne točkice na bazi kadmija pokazale izvrsnim performansama [25], a kvantne točkice sastavljene od kadmija, cinka, selena, sumpora i drugih elemenata ušle su u fazu primjene. Istodobno, kvantne točkice bez kadmija kao što je InP [26] također su u procesu napretka istraživanja; perovskite kvantne točkice također su trenutno popularan istraživački sustav, ali stabilnost perovskitnih kvantnih točaka još uvijek je problem. Ovaj se pregled usredotočuje na koloidne poluvodičke kvantne točke.

2.1. Razvoj sinteze kvantnih točaka

Sinteza kvantnih točaka odigrala je odlučujuću ulogu u razvoju kvantnih točaka. Mogu se dobiti samo stabilne i pouzdane kvantne točkice za postavljanje temelja za istraživanje i industrijsku primjenu. Prema sustavu sinteze kvantnih točaka, podijeljen je na vodenu fazu i sustav uljnih faza, ali stabilnost kvantnih točkica sintetiziranih u vodenoj fazi je slaba, kvantni prinos je nizak, raspodjela veličine je široka i lako je aglomerirati i taložiti, te je postupno eliminirana [27]. U sustavu faze ulja, obično uključujući organsko otapalo visoke točke ključanja na temperaturi od 120-360 °C, prethodnik reagira na formiranje jezgri kvantnih točaka i zaustavlja rast naknadnim hlađenjem [25,28,29]. Peng [29] i drugi uspješno su 2001. godine pripremili visokokvalitetne cdse, CD-ove i cdte kvantne točkice koristeći kadmijev oksid, koji ima nisku toksičnost i reaktivnost. Zatim je 2002. godine predložen neosukladnički sustav otapala [30], koji je trenutno najčešće korišteni sustav. Široki oktadecenski sustav, ova nisko topljiva, visoko kipuća otopina, uspješno je pripremila CDS kvantne točkice u Ar atmosferi. Ovaj sustav sinteze ne treba reagirati u bezvodnom okruženju, a reakcija je blaga, kvaliteta kristalne jezgre je lako kontrolirati, ponovljivost eksperimenta je dobra, proces pripreme je pojednostavljen i poznat je kao "zeleni put sinteze". Sada je akademski i industrijski Svi su sintetizirani ovom metodom.

U posljednjih 10 godina poboljšana je i metoda mikro-reakcije. Ova metoda se može koristiti za proizvodnju nanokristala u velikim razmjerima i imati dobru kontrolu nad fizičkim i kemijskim svojstvima. Zbog povećanja upravljivosti reaktora, integracija senzora koji se mogu analizirati u stvarnom vremenu u svakom koraku procesa i optimizacija algoritma za povećanje izlaza omogućili su ovo poboljšanje [31,32]. Nanokristalni koloidi uspješno su sintetizirani u mikroreaktorima, kao što su cdte, cdse, InP[33,34], pa čak i cdse/Zns i Zns/Zns jezgra/ljuska kvantne točkice [35]. Iako metoda mikroreaktora može zamijeniti sintezu serije, potrebna su dodatna poboljšanja za sintezu nanokristala sa složenijim kompozicijama, oblicima i kontroliranim svojstvima fluorescencije.