红、绿CdSe@ZnS量子点配比对三波段标准白光LED器件的影响

将一步法合成的具有梯度合金结构的红光、绿光CdSe@ZnS量子点与硅胶均匀混合后,作为光转换层涂覆到蓝色InGaN LED芯片上,制备了不含荧光材料的三波段白光LED器件。研究了峰值为650 nm和550 nm的高效率红、绿量子点在硅胶中的含量及配比对白光LED色坐标以及效率的影响。结果表明,当红、绿量子点配比为2：3时,可得到发射纯正白光的QDs-LED器件,色坐标为（0.322 8,0.335 9）、色温为5 725 K,功率效率为26.61 lm/W,显色指数为72.7。光谱中红、蓝、绿三色发光峰的半高宽分别为30,25,38 nm,表明器件具有很好的单色性和高色纯度。     

半导体量子点在白光LED器件上的应用研究

以CdSe, CuInS₂和CdS:Mn量子点为例, 本文基于量子点白光LED器件的电光转换过程, 引入量子点的“类”光谱光效率函数, 给出了该器件的色坐标、光效和量子点配比等计算公式, 理论计算结果和实验结果基本一致. 研究结果表明量子点的荧光峰位和峰宽对白光器件的显色指数有显著影响.     

基于CuInS2/ZnS核壳结构量子点的高光效暖白光LED

采用逐步热注射法合成了用于白光LED的CuInS₂/ZnS(CIS/ZnS)核壳结构量子点.通过调整Cu/In的比率, 在CuInS₂(CIS)量子点的基础上, 合成了发射波长在570~650 nm之间可调的CIS/ZnS量子点.与CIS量子点的低量子产率相比, 具有核壳结构的CIS/ZnS量子点的量子产率达到了78%.通过在黄光荧光粉YAG :Ce³⁺表面旋涂CIS/ZnS量子点的方式制备了暖白光LED器件.在工作电流为10 mA时, 暖白光LED的发光效率达到了244.58 lm/W.由于CIS/ZnS量子点的加入, 所制备的白光LED器件的显色指数达到86.7且发光颜色向暖色调发生了转移, 相应的色坐标为(0.340 6, 0.369 0).     

高色域量子点LED及其在背光显示中的应用研究

量子点因其独特优异的光学特性而被广泛应用于发光领域,其中最突出的特点是光谱调谐方便,只需要改变材料的尺寸,就可实现发光光谱的调谐。结合实际应用的需要,选取CdSe材料作为主要研究对象,通过改进工艺,采用希莱克技术隔绝水氧,使用高温热注入法,调整原料中镉源和锌源,硒源和硫源的比例,获得了尺寸分别约为6.0和4.2 nm,发光峰分别为625和525 nm,半高宽分别为30和28 nm,荧光量子产率分别达到82%和61%的粒径均一、色纯度高且高效稳定核壳结构CdSe/ZnS红光和绿光量子点材料。然后对量子点LED在背光显示中的应用进行了研究,采用合成的红光和绿光量子点材料替代传统工艺中的荧光粉材料,通过改进封装方式,对量子点光转换层采用双层环氧树脂AB胶保护,同时引入PMMA透镜包覆,从根本上隔绝水氧。最终得到的量子点白光LED,红绿蓝光发射峰分别为630, 535和453 nm,半高宽别为20, 28和30 nm,三段光谱发射峰两侧对称性良好,有效解决了传统荧光粉白光LED在红色光谱波段缺失的问题,并同时实现了单色性好、色纯度高、色彩饱和度高等优点。在LED积分球光色电测试系统中20 mA电流条件下测试,得到了CIE色坐标为(0.329, 0.324)的白光量子点LED,这是非常接近标准白光的色坐标。其色温为5 094 K,光效达到94.72 lm·W-1,显色指数Ra可达78.6,寿命超过400 h。最后对量子点LED灯条进行封装得到背光源,根据测试获取的白光量子点LED发射光谱,可以得到sRGB颜色三角形,即色域,通过对比NTSC1931标准色域,得到了色域覆盖率可以达到109.7%的高色域量子点LED背光源。开发的LED背光由240个白光量子点LED制成,并且首次成功演示了29英寸液晶电视面板,这一结果将进一步开发量身定制的量子点,特别是在高性能显示器应用领域。     

基于量子点荧光粉白光LED的发光特性和稳定性研究

基于量子点荧光粉白光发光二极管（WLED）是由蓝色GaN芯片和发红光及绿光的CdSe／CdS／ZnS量子点（QDs）组成。因为CdSe量子点的发射波长可在510~620nm之间调节,导致了其色坐标和色差的可变。采用的CdSe量子点是在制备无机前驱体和非配位溶剂的基础上通过合成方法得到的。实验证实温暖和寒冷白光辐射是由于色温在40009000K区间变化;不同的偏置电压导致了颜色坐标的变化,增加工作时间在90min内对白光发射的稳定性进行分析得到稳定光谱。     

基于InP/ZnS核壳结构量子点的色转换层设计及制作

提出了采用环境友好型InP/ZnS核壳结构量子点材料制备匹配蓝光Micro-LED阵列的量子点色转换层以实现Micro-LED阵列器件全彩化的技术方案。通过采用倒置式量子点色转换层方案,实现了InP/ZnS量子点材料和Micro-LED阵列的非直接接触,从而可以缓解LED中热量聚集导致的量子点材料发光主波长偏移、半峰宽展宽以及发光效率衰减等问题。量子点色转换层中内嵌PDMS聚合物柔性膜层,可以消除咖啡环效应,同时,色转换层中内嵌飞秒激光图案化处理的500 nm长波通滤光膜层,可以抑制蓝光从非蓝色像素单元出射。最后,实验制备了像素单元中心间距90μm的16×16 InP/ZnS量子点色转换层。该设计可以实现基于蓝光Micro-LED阵列的全彩色Micro-LED显示器件的制备,并且该制备方法可以降低全彩色Micro-LED阵列显示器件的制备成本。     

新一代白光LED照明用一种适于近紫外光激发的单一白光荧光粉

首次报道单一Sr2MgSiO5：Eu^2 材料的白光发射性质。发射光谱由两个谱带组成,分别位于470,570nm处,并具有不同的荧光寿命,归结为处于不同格位上的二价铕离子的发射,它们混合成白光。这两个发射带所对应的激发光谱均分布在250～450nm的紫外区,利用该荧光粉和具有400nm近紫外光发射的InGaN管芯制成了白光LED。正向驱动电流为20mA时,色温为5664K;发光色坐标为x=0．33,y=0．34;显色指数为85％;光强达8100cd／m^2。实验表明,器件的色坐标和显色指数等参数随正向驱动电流的变化起伏量小于5％,优于目前商用的蓝光管芯泵浦白光LED,报道的单一白光荧光粉在新一代白光LED照明领域具有广阔的应用前景。     

使用荧光颜料实现白光LED的研究

研究了利用荧光颜料和InGaN蓝光芯片制成掺杂LED,根据光转换原理,得到白光LED的可能。文章首先对比了普通方法和二次点胶法封装的LED,表明二次点胶法工艺复杂,封装的LED亮度低,不适合LED的制造。其次对普通方法封装的1/1/100,1/1/200,2/1.5/100等不同重量比的ax-17/zq-13/AB胶有机LED实验,发现2/1.5/100的有机LED色坐标(0.32, 0.30),接近等能白光点,相关色温6 290 K,接近日光,是一种比较理想的白光源。     

碳点-纤维素复合红色发光材料制备及性能EI北大核心CSCD

白光LED器件作为新一代绿色固态照明光源,已广泛应用于照明、液晶背光等领域,也与智能照明、物联网技术等高新科技产业密切相关。常用的蓝光芯片复合黄光YAG∶Ce^(3+)(Y 3Al 5O 12∶Ce^(3+))荧光粉的白光器件由于缺少红色光谱的成分,导致器件光谱较窄,显色指数较低,色温偏高。因此,红色荧光粉对改善白光LED的光色品质起到了重要作用。本文首先制备了红色碳点(量子效率28%),通过把红色碳点与纤维素复合,制备了红色荧光粉(量子效率为18%)。该红色荧光粉与黄光YAG∶Ce^(3+)荧光粉混合,封装得到暖白光。结果表明,相较于只有黄光YAG∶Ce^(3+)荧光粉封装的LED,红色荧光粉掺杂之后,在460 nm蓝光芯片的激发下,白光LED的色坐标由(0.30,0.33)变化到(0.33,0.35),色温从7396 K下降到5714 K,显色指数从78.2升高到82.9,实现了由色温高、显示指数低的冷白光向色温低、显色指数高的暖白光的调节。     

CdSe/CdS/ZnS量子点光纤的增益研究

采用油相法合成了CdSe/CdS/ZnS量子点,相对于CdSe量子点,其吸收光谱、发射光谱均发生了红移。利用COMSOL Multiphysics软件模拟CdSe/CdS/ZnS量子点光纤和甲苯光纤的电场分布,结果表明CdSe/CdS/ZnS量子点光纤的电场强度高于甲苯光纤。采用中心波长为532 nm的稳态半导体激光器作为光源,对甲苯光纤、CdSe/ZnS量子点光纤、CdSe/CdS/ZnS量子点光纤进行电压信号测试,发现CdSe/ZnS量子点光纤和CdSe/CdS/ZnS量子点光纤的电压信号值相对于甲苯光纤电压信号值分别增强了6.28 mV和18.43 mV,表明双壳型量子点光纤的增益高于单壳型量子点。     

脂溶性CdSe/ZnS量子点脂质体复合物的制备及表征

在油相中成功合成了脂溶性CdSe/ZnS核壳量子点纳米粒,粒径平均为4.5 nm,量子产率达29%,发射波长为540 nm。通过薄膜分散法,以蛋黄卵磷脂、胆固醇为膜材,将脂溶性的CdSe/ZnS核壳量子点包覆于脂质体磷脂双分子层中,由于磷脂分子的两亲性,使得脂溶性的CdSe/ZnS核壳量子点同时又具有亲水性。通过透射电镜对脂质体形态进行了表征,倒置荧光显微镜证实了发光CdSe/ZnS核壳量子点成功包埋于脂质体双分子层中,包裹的发光CdSe/ZnS核壳量子点具有更稳定的发光及抗光漂白性质。     

Stability and luminescence properties of CsPbBr3/CdSe/Al core-shell quantum dots

To improve the stability and luminescence properties of CsPbBr₃ QDs, we proposed a new core-shell structure for CsPbBr₃/CdSe/Al quantum dots (QDs). By using a simple method of ion layer adsorption and a reaction method, CdSe and Al were respectively packaged on the surface of CsPbBr₃ QDs to form the core-shell CsPbBr₃/CdSe/Al QDs. After one week in a natural environment, the photoluminescence quantum yields of CsPbBr₃/CdSe/Al QDs were greater than 80%, and the PL intensity remained at 71% of the original intensity. Furthermore, the CsPbBr₃/CdSe/Al QDs were used as green emitters for white light-emitting diodes (LEDs), with the LEDs spectrum covering 129% of the national television system committee (NTSC) standard color gamut. The core-shell structure of QDs can effectively improve the stability of CsPbBr₃ QDs, which has promising prospects in optoelectronic devices.     

Demonstration of a nanoparticle-based optical diode

We present the operation of an optical device that exhibits diodelike properties based on two adjacent layers of quantum dots (QDs) encased in a fiber-optic jacket. The possibility of a multilayered device is also discussed. A significant change in the emission spectrum of CdSe/ZnS core-shell QDs was observed when excited by the input laser and the fluorescence of other CdSe/ZnS core-shell QDs. The output of the diode can be taken to be either the incoming laser wavelength of light similar to a conventional diode, or the output may be considered to be one of the QD fluorescence wavelengths. Current work has applications in biological fluorescence monitors and sensors as well as in telecommunications applications.     

硒化镉发光量子点的制备及其在有机发光器件中的应用

硒化镉量子点具有随粒径尺寸改变,而产生发光波长调变的特性,目前已被广泛研究。本研究是由化学溶胶法合成不同粒径尺寸的核壳型CdSe／ZnS硒化镉量子点,其表面包覆十六烷基胺,避免分子团聚现象。在由硒化镉成核温度的控制,成功地制备一系列具有各种尺寸粒径的核壳型硒化镉量子点(2—6nm)。本研究也合成了含有纳米金粒子于核壳型硒化镉量子点,实验结果发现：硒化镉发光效率明显的提高。在有机发光器件的应用方面,将发光波长为505nm核壳型CdSe／ZnS量子点掺入溶有发光波长为570nm铱化合物的氯仿溶液时,其溶液的光致发光光谱表明,原量子点的发光特性消失,只有铱化合物的发光依然存在,且其发光强度呈现明显增强趋势,我们推测此现象源自于量子点到铱化合物能量转移的机制。我们也以含有核壳型硒化镉量子点的铱化合物与PVK混合材料为发光层,成功的制作发光二极管器件,器件的发光效率因核壳型硒化镉的掺杂,明显提高2倍多。     

ZnO作为电子传输层的绿光胶体CdSe量子点LED(QD-LED)的制备与表征

通过调节作为发光层的量子点的尺寸,可以制作出覆盖可见光(380～780 nm)以及近红外光谱的量子点LED(QD-LED),其光谱范围很窄且半高宽可达30 nm。然而量子点LED的寿命、亮度以及效率需要进一步提高才能满足商业化的需求。为了研究QD-LED器件的特性,本文采用523 nm波长的CdSe/ZnS核壳型量子点为发光层、poly-TPD为空穴传输层、ZnO为电子传输层,制备了绿光量子点LED,并表征了器件的特性。     

Experimental investigation of energy transfer between CdSe/ZnS quantum dots and different-sized gold nanoparticles

Hybrid nanostructures of quantum dots(QDs) and metallic nanostructure are attractive for future use in a variety of optoelectronic devices. For photodetection applications, it is important that the photoluminescence (PL) of QDs is quenched by the metallic nanostructures. Here, the quenching efficiency of CdSe/ZnS core-shell quantum dots (QDs) with different sized gold nanoparticles (NPs) films through energy transfer is investigated by measuring the PL intensity of the hybrid nanostructures. In our research, the gold NPs films are formed by the post-annealing of the deposited Au films on the quartz substrate. We find that the energy transfer from the QDs to the Au NPs strongly depends on the sizes of the Au NPs. For CdSe/ZnS QDs direct contact with the Au NPs films, the largest energy transfer efficiency are detected when the resonance absorption peak of the Au NPs is nearest to the emission peak of the CdSe/ZnS QDs. However, when there is a PMMA spacer between the QDs layer and the Au NPs films, firstly, we find that the energy transfer efficiency is weakened, and the largest energy transfer efficiency is obtained when the resonant absorption peak of the Au NPs is farthest to the emission peak wavelength of CdSe/ZnS QDs. These results will be useful for the potential design of the high efficiency QDs optoelectronic devices.     

High Color-Rendering Index and Stable White Light-Emitting Diodes Based on Highly Luminescent Quantum Dots

Solid-phase color converter-based quantum dots (QDs) white light-emitting diodes (WLEDs) have become promising next-generation solid-state light sources. However, the development of these WLEDs’ production still suffers from constraints involving insufficient color-rendering index (CRI), low color stability, and short operation lifetimes. Here, thick-shell Cd_0.05Zn_0.95S/CdSe/Cd_xZn_1–xS spherical quantum wells are developed with good color tunability from green to red regions and high photoluminescence quantum yield (up to 88% for green wavelengths). QDs with five emission colors are used to fabricate a series of WLEDs, which possess a good correlated color temperature tunability from warm (3210 K) to cool (22 000K) white light, and a high CRI Ra (>90). Specifically, the neutral white light device with Commission Internationale de l´Eclairage (CIE, International Commission on illumination) of (0.36, 0.36) and the standard white light device with CIE of (0.33, 0.33) achieve a CRI Ra up to 95.8 and 95.11, respectively, they also exhibit long operating life and great color stability. These results indicate that the improvement of the performance and stability of the WLED based on thick-shell spherical quantum wells is remarkable progress in the commercialization of QD-based solid-state lighting.