새로운 원자층 제어 양자점 주도의, 디스플레이 기술의 병목 현상 해소
베이징대 심천대학원 신소재학과 왕리강 연구팀은 케임브리지대 캐번디시 연구실 등 국제 연구 기관과 협력해 양자점 발광 다이오드 분야에서 획기적인 진전을 이루었습니다. 이 연구는 원자층 양자점의 조절을 기반으로 한 발광 다이오드 기술 솔루션을 혁신적으로 제안했습니다. 관련 결과는 저널 과학 Advances에 게재되어 초고화질 디스플레이 기술 개발을 위한 새로운 솔루션을 제공했습니다.
연구팀은 페로브스카이트 양자점의 원자 층 수를 정확하게 제어하여 다양한 방출 파장을 가진 양자점 재료를 성공적으로 제조하기 위해 "polar 용매 지원 급속 증발 합성 기술(FEPS)"를 개발했습니다. 실험 데이터에 따르면 이 기술은 607-728nm의 지속적으로 조정 가능한 전기 발광 피크를 달성할 수 있으며, 외부 양자 효율은 26.8%이고 색상 순도 반 피크 폭은 29-43nm에 불과하여 기존 벌크 준2차원 페로브스카이트 재료의 61nm보다 상당히 우수합니다. 더 중요한 것은 이 기술이 원자 층 수준에서 파장 제어 정확도를 달성하여 다른 배치의 장치 간 파장 차이가 1nm 미만으로 기존 크기 제어 기술의 40nm 변동보다 훨씬 우수하다는 것입니다.
다양한 원자층을 갖는 MAPbI3 페로브스카이트 양자점 주도의
이 기술적 돌파구는 기존 양자점 디스플레이에 존재하는 두 가지 주요 기술적 문제를 효과적으로 해결합니다. 크기 제어를 원자층 수의 정확한 제어로 대체함으로써 전구체 비율 및 반응 조건과 같은 요인이 발광 파장에 미치는 영향을 피할 수 있습니다. 비할로겐 시스템 설계를 채택하여 광전자 소자에서 혼합된 할로겐 페로브스카이트 재료의 구성 요소 분리 문제를 성공적으로 억제합니다. 캐리어 동역학 연구에 따르면 전하 전달 메커니즘이 전기 발광 프로세스에서 지배적인 역할을 합니다. 이 발견은 다중 밴드갭 시스템에서 에너지 전달 메커니즘을 연구하기 위한 중요한 이론적 기반을 제공합니다.
이 기술 솔루션은 디스플레이 분야에서 상당한 이점을 보여주었습니다. 이 솔루션이 준비한 양자점 주도의 장치는 뛰어난 색상 성능을 가질 뿐만 아니라 작동 안정성에서도 획기적인 진전을 이루었습니다. 실험 데이터에 따르면 지속적인 작동 조건에서도 이 장치는 여전히 안정적인 발광 성능과 색상 성능을 유지할 수 있어 차세대 초고화질 디스플레이 기술을 위한 신뢰할 수 있는 재료 시스템을 제공합니다.
이 연구는 중국-영국 공동 과학 연구팀이 공동으로 완료했으며 영국 왕립 학회의 뉴턴 국제 장학금, 중국 국가 자연 과학 기금 및 기타 기관에서 공동으로 자금을 지원했습니다. 연구 결과는 양자점 디스플레이 기술에 대한 새로운 기술적 경로를 제공할 뿐만 아니라 광전자 장치 분야에서 페로브스카이트 재료의 응용에 대한 새로운 아이디어를 확장합니다.
원자층 번호가 다른 양자점 LED의 성능