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北理工在Micro LED量子点色转换技术研究中取得重要进展

Micro LED是实现虚拟/增强现实(VR/AR)显示的重要技术,而全彩化是其发展所面临的关键挑战。量子点色转换技术(QDCC)将红、绿量子点色转换膜置于蓝光Micro LED上取代红、绿LED,被认为是解决Micro LED显示所面临的红光LED缺失、巨量转移等难题的候选技术路线之一。

Micro LED是实现虚拟/增强现实(VR/AR)显示的重要技术,而全彩化是其发展所面临的关键挑战。量子点色转换技术(QDCC)将红、绿量子点色转换膜置于蓝光Micro LED上取代红、绿LED,被认为是解决Micro LED显示所面临的红光LED缺失、巨量转移等难题的候选技术路线之一。

与传统CdSe和InP量子点相比,钙钛矿量子点具有高的吸收系数、可原位制备等特点,成为量子点色转换应用的重要材料体系之一。

北京理工大学智能光子学课题组是国际上最早开展钙钛矿量子点的课题组之一。2015年,张峰、吴显刚等人发明了钙钛矿量子点再沉淀制备技术,首次展示了钙钛矿量子点的宽色域LED器件(ACS Nano 2015, 9, 4533);2016年,周青超等人发明了钙钛矿量子点原位制备技术(Advanced Materials 2016, 28, 9163),经过产学研合作,在全球率先推出了搭载钙钛矿量子点光学膜的电视样机和首批商业化电视。

近日,该团队的杨高岭特别副研究员与光电学院赵跃进教授合作,将微透镜结构引入Micro LED发光像素中,构筑出了具有三维结构的新型钙钛矿量子点微阵列,相关研究成果以“Perovskite Quantum Dot Microarrays: In Situ Fabrication via Direct Print Photopolymerization”为题,在国际知名期刊Nano Research上发表(DOI:10.1007/s12274-022-4466-4)。

立足Micro LED量子点色转换技术,本工作提出了将喷墨打印与光聚合结合的策略,发明了直接打印光聚合原位制备技术,原位制备出具有微透镜光学结构的钙钛矿量子点图案,实现了像素尺寸20微米、高度接近10微米的半球形三维钙钛矿量子点彩色微阵列,为解决打印像素中发光不均匀、蓝光泄露等问题提供了新的思路,为Micro LED色转换、CCD紫外增强探测等光转换应用提供了新的技术路线。

原位直接喷墨打印光聚合制备钙钛矿量子点微阵列(图片来源:北理工)

该项研究工作的唯一作者单位为北京理工大学,光电学院杨高岭特别副研究员和赵跃进教授为文章共同通讯作者,博士后刘秀和硕士生李建军为论文共同第一作者。

该研究得到了国家自然科学基金(2020YFB2009303, 62105025,61935001)、北京理工大学青年学者启动计划(3040011182113)等项目以及低维量子结构与器件工信部重点实验室的支持,北京理工大学先进材料实验中心为该研究提供了材料制备与表征支持。

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