石墨烯量子點用於LED照明_光電 (#57*) *規劃中

2015-7-3

自 1990年代問世以來，這類材料曾被用在發光二極體或單色光源裝置上，取代傳統的螢光粉，不過由於成本過高的原因，最終還是熒光粉 LED佔據的主流。但是熒光粉的色域效果不好，因此在液晶面板其它指標都沒有太大的提升空間的時候，量子點技術則是又被重視了起來。量子點本身具有發光特性，量子點薄膜n(QDEF)中的量子點在藍色 LED背光的照射下將生成紅光 (R)和綠光 (G)，並同部分透過薄膜的藍光 (B)一起混合得到白光，其可以對藍色 LED發出的光波長進行轉換，從而獲得滿意的光色。其特點是通過量子點的粒子 (晶體)大小來控制發光顏色，從而提升色彩的純度。

這篇談到光電類應用技術的LED照明。一般常見量子點為化合物半導體，如 II -VI 族的硒化鋅（ZnSe）、硫化鋅（ZnS）、 硒化鎘（CdSe）、硫化鎘（CdS）、硒化鉛（PbSe）、硫化鉛（PbS），或是 III -VI 族的砷化鎵（GaAs）或磷化銦（InP），純物質IV 族的硅（Si）、碳（C）或金屬 Au 奈米顆粒，近年來也受到很大的關注。中國專利 CN 103965867 A提出一種 QD-LED用石墨烯量子點包覆氧化鋅的核殼結構量子點的製備方法。而文獻Chem. Commun., 2015,51, 8041-8043; DOI:n10.1039/C5CC01801C 也提到以量子點做出 LED的步驟，一般室外 LED螢幕須達到4000 cd／平方公尺以上的亮度才可在日光下有比較理想的顯示效果。普通室內 LED，最大亮度在 700～2000 cd／平方公尺左右。我相信很快就有機會發展出取代現有熒光粉的技術。

nn另外，量子點發光二極體 (QD-LED) 的基本問題在於電子及電洞的注入並不均衡─電子過剩而電洞不足，為了減緩電子的注入，2014年中國科學家發現在結構中添加一層絕緣層，能修正QD-LED中電荷不平衡的問題，讓外部量子效率提高至20.5 %，操作壽命達10萬小時，刷新了QD-LED的性能記錄。而2015年全球首款石墨烯量子點 LED的亮度超過1000 cd／平方公尺，該 LED是通過使用石墨層間化合物的高量子產率石墨烯量子點合成。石墨烯量子點可發射可見光光譜，因此石墨烯量子點適合用於開發下一代發光材料，且具有如下性質：可調發光、優越的光穩定性、低毒性以及耐化學性。真是令人期待。
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