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南開大學科研團隊實現(xiàn)多材料,、跨尺寸的鈣鈦礦三原色電致發(fā)光器件的可控構(gòu)筑
2022年12月22日 13:41:01 來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點擊量：4536

該研究從化學學科出發(fā),，利用光學、凝聚態(tài)物理,、半導(dǎo)體器件等交叉學科手段,，成功實現(xiàn)半導(dǎo)體材料理化性質(zhì)可控調(diào)節(jié)的典型案例。該成果打破了傳統(tǒng)量子點合成策略的瓶頸,，發(fā)展了全新的原位合成量子點固體薄膜新原理與新方法,。

　　【化工儀器網(wǎng) 項目成果】量子點(quantum dot)是在把激子在三個空間方向上束縛住的半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)。有時被稱為“人造原子”,、或“量子點原子”,，是一種重要的低維半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體量子點在單電子器件,、存貯器以及各種光電器件等方面具有極為廣闊的應(yīng)用前景。
 
　　由于量子點顆粒半徑小于或者接近波爾半徑,，體系中的電子或空穴的運動相當于被限制在量子力學勢阱中,，原本在宏觀體系下準連續(xù)的能級分布變得分立，量子點因此展現(xiàn)出一系列量子化效應(yīng),，稱為量子尺寸效應(yīng),。因其這種獨特的性質(zhì)，量子點材料得到了深入研究和廣泛應(yīng)用,。自上世紀70年代中期以來,，利用量子點代替?zhèn)鹘y(tǒng)的半導(dǎo)體材料實現(xiàn)高性能光電器件成為非常重要的研究方向,。
 
　　在傳統(tǒng)膠體量子點合成中，為了維持其在溶劑中的穩(wěn)定性,，量子點表面會被引入大量有機配體,。然而，有機配體的存在極大地阻礙了電荷在量子點之間的輸運效率,，嚴重限制了量子點材料在眾多半導(dǎo)體光電器件中的應(yīng)用潛力,。因此，深挖量子點形成機制與材料內(nèi)部載流子動力學輸運行為,，開發(fā)“新材料,、新工藝、新器件”是實現(xiàn)高性能量子點光電器件,、推動半導(dǎo)體量子點技術(shù)革新的必然需求,。
 
　　南開大學化學學院研究員袁明鑒、中國科學院院士陳軍帶領(lǐng)的科研團隊與加拿大多倫多大學科研人員合作,，圍繞高性能半導(dǎo)體量子點固體合成中面臨的關(guān)鍵科學問題,，通過表面有機配體化學結(jié)構(gòu)理性設(shè)計，發(fā)展了高性能導(dǎo)電鈣鈦礦量子點固體薄膜制備全新策略,，實現(xiàn)了多材料,、跨尺寸的鈣鈦礦三原色電致發(fā)光器件的可控構(gòu)筑。
 
　　在持續(xù)探索適配于器件制造工藝的鈣鈦礦半導(dǎo)體材料合成新方案的過程中,，研究團隊發(fā)現(xiàn),，通過改變有機配體結(jié)構(gòu)，可以有效誘導(dǎo)鈣鈦礦材料維度信息,、電子能帶結(jié)構(gòu),、激子效應(yīng)等理化特性轉(zhuǎn)變?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn),，研究團隊隨后對配體進行理性設(shè)計，創(chuàng)造性地實現(xiàn)了在基底表面上的高質(zhì)量導(dǎo)電鈣鈦礦量子點固體薄膜原位合成全新策略,。
 
　　由于該策略可以有效避免傳統(tǒng)量子點制備策略中所面臨的配體易脫落,、配體過多致使光學性能差、導(dǎo)電性差等問題,，所合成的鈣鈦礦量子點固體薄膜具有極佳的光學與電學性質(zhì),。同時，研究團隊將該高性能鈣鈦礦量子點固體薄膜材料引入電致發(fā)光二極管器件中,，并成功實現(xiàn)了具有高能量轉(zhuǎn)換效率的三原色電致發(fā)光二極管的可控構(gòu)筑,。
 
　　據(jù)了解，該研究從化學學科出發(fā)，利用光學,、凝聚態(tài)物理,、半導(dǎo)體器件等交叉學科手段，成功實現(xiàn)半導(dǎo)體材料理化性質(zhì)可控調(diào)節(jié)的典型案例,。該成果打破了傳統(tǒng)量子點合成策略的瓶頸,，發(fā)展了全新的原位合成量子點固體薄膜新原理與新方法。
 
　　相關(guān)成果Synthesis-on-substrate of quantum dot solids于近日發(fā)表在國際期刊《自然》
 
　　資料來源：中國科學報

 

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