Micro LED是未來(lái)顯示技術(shù)最合適的解決方案，其全彩化技術(shù)是近年來(lái)國際學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的公認難點(diǎn)。鈣鈦礦量子點(diǎn)因其在發(fā)光性能的諸多優(yōu)勢，在Micro LED全彩顯示領(lǐng)域具有極高的應用潛力。
然而，鈣鈦礦量子點(diǎn)的短板也很明顯，尤其是紅色發(fā)光的鈣鈦礦量子點(diǎn)，穩定性較之綠光鈣鈦礦量子點(diǎn)更差，亮度也更弱。因此探索新型量子點(diǎn)色轉換技術(shù)，對于解決當前Micro LED全彩顯示技術(shù)難題、提升我國在Micro LED顯示產(chǎn)業(yè)的國際競爭力具有重要意義和價(jià)值。
針對當前難點(diǎn)，半導體照明實(shí)驗室提出了一種全新的策略，利用紅色發(fā)光鈣鈦礦量子點(diǎn)（γ-CsPbI3）包覆綠色鈣鈦礦量子點(diǎn)（CsPbBr3），形成核殼結構，在兩種量子點(diǎn)之間滿(mǎn)足能量轉移的條件，γ-CsPbI3將CsPbBr3的發(fā)光完全吸收。由于CsPbBr3向γ-CsPbI3傳遞能量，因此γ-CsPbI3會(huì )表現出CsPbBr3的激發(fā)特性，可以調節該結構的最佳激發(fā)波長(cháng)。
該工作中，紅色發(fā)光的雙組分鈣鈦礦量子點(diǎn)最佳激發(fā)波長(cháng)逐漸被調節至藍光區域，在藍光激發(fā)下，光致發(fā)光強度可以提升3倍以上，且藍光激發(fā)量子產(chǎn)率接近100%，穩定性也得到了顯著(zhù)提升。
圖1 研究團隊提出的雙組分多重包覆結構鈣鈦礦量子點(diǎn)結構及非輻射能量傳遞機理示意圖。
在將紅光量子點(diǎn)最佳激發(fā)波長(cháng)調節至藍光區域后，研究人員將該雙組分量子點(diǎn)應用于藍光Micro LED色轉換層中。借助玻璃微孔陣列作為載體，沉積出的量子點(diǎn)陣列與Micro LED陣列相對應，實(shí)現了極佳的色轉換性能，顯示色域可達到135.9%的NTSC標準。
圖2 利用玻璃微孔陣列，雙組分鈣鈦礦量子點(diǎn)應用于藍光Micro LED色轉換層中。
這項研究將非輻射能量傳遞機制與Micro LED色轉換技術(shù)相結合，從性能提升、工藝精簡(jiǎn)方面“雙管齊下”，突破當前Micro LED紅光色轉換技術(shù)瓶頸，以更低成本實(shí)現了高質(zhì)量Micro LED全彩顯示效果，幫助解決產(chǎn)業(yè)技術(shù)難題，推動(dòng)了我國Micro LED全彩顯示技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
該工作涉及物理、化學(xué)、微電子等多學(xué)科交叉領(lǐng)域，電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院（國家示范性微電子學(xué)院）的陳忠教授與林岳副教授為共同通訊作者，2020級博士研究生范小通與王樹(shù)立助理教授為共同第一作者。該工作由國家自然科學(xué)基金（12175189，11904302）、福建省對外合作項目（202210004）、中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費（20720190005，20720220085）、廈門(mén)市重大科技項目（3502Z20191015）等項目資助，廈門(mén)大學(xué)為成果的第一完成單位。
廈門(mén)大學(xué)半導體照明與顯示實(shí)驗室成立于2006年，是國內較早開(kāi)展LED應用研究的團隊，近十年獲得省部級科研獎一等獎3項，二等獎5項。團隊長(cháng)期著(zhù)眼于顯示產(chǎn)業(yè)“卡脖子”的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題開(kāi)展多學(xué)科交叉研究，圍繞突破Micro LED的幾大技術(shù)瓶頸，持續推進(jìn)著(zhù)集成電路核心技術(shù)攻關(guān)，取得了一系列突破性進(jìn)展。
例如：首次實(shí)現Micro LED直流電學(xué)參數無(wú)接觸測量，取得微小芯片高效檢測的技術(shù)突破；首次利用復合納米結構大幅度提升紅光量子產(chǎn)率，突破紅光像素的低光效瓶頸；利用半極性芯片在綠光波段實(shí)現756MHz可見(jiàn)光通信帶寬紀錄；利用自主研發(fā)的顯微高光譜設備，首次揭示了Micro LED低溫局域化發(fā)光機理等。（來(lái)源：廈門(mén)大學(xué)）
