《胶体量子点的可控合成和高品质LED应用研究》

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半导体量子点具有溶液制备、光谱可调、发光效率高等突出特点,在照明显示、太阳能电池、生物成像等领域中具有重要应用前景。特别是量子点在照明与显示技术中的应用,能够显著提高LED的色彩品质,弥补现有技术在面光源照明和高性能显示中的不足,成为重要的前沿技术领域。高质量量子点材料的合成是提升LED性能的重要基础,而低成本量子点材料体系是实现商业应用的前提。项目组在这一领域有15年的学术积累,针对高品质量子点LED应用,发展了II-VI族量子点的合金化和核壳调控策略,拓展了低成本铜铟硫、钙钛矿量子点材料体系,实现了高性能电致和光致发光LED器件,引领了该领域的发展,形成了鲜明的特色和显著的国际影响力。主要科学发现点如下:

(1)发展了II-VI族量子点的合金化和核壳结构调控策略,利用电化学循环伏安方法阐明了量子点尺寸、组分、结构对电子能级的影响,引入聚合物Poly-TPD作为空穴传输层,构筑了高效率多色CdSe量子点LED器件,该器件性能为报道时最优结果,发现了核壳层厚度与其器件效率和亮度的关联,推动了电致发光器件的发展。

(2)发现了有机-无机钙钛矿材料“聚集诱导荧光”特性,发明了制备高荧光效率钙钛矿量子点的配体辅助再沉淀技术,阐明了其高效发光的物理机制,构筑了高显色性能的白光LED器件和柔性电致发光器件。

(3)建立了三元CuInS2量子点的“一锅煮”批量制备和原位配体交换技术,阐明了其尺寸依赖的能带结构,研究了其尺寸和组分依赖的发光性质,完善了缺陷控制的发光机制,实现了高效率、低成本系列量子点材料的批量制备,以及其在高性能白光LED器件和照明展示灯具。

项目共发表论文44篇,包括Nature Photonics(1篇)、Angewandte Chemie International Edition(1篇)、Advanced Materials(1篇)、ACS Nano(2篇)、Advanced Functional Materials(5篇)、Chemistry of Materials(7篇),授权中国发明专利6项,有1项专利转让企业,并提交了国际专利申请。研究成果多次被Nature Photonics、Nature Nanotechnology、Science Bulletin、Materials View China、Advances in Engineering、Design for Science等期刊和网站进行亮点报道。全部论文SCI他引3373次,10篇代表作被Science、Nature Photonics、Nature Nanotechnology等学术期刊他人正面引用2046次,单篇最高他引550次,6篇入选ESI高被引论文。

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