隨著量子點體量的增大和環境友好內在要求，無鎘量子點技術將會成為未來趨勢，也成為重點高校科研機構研發的重點方向。在CIDC2020量子點顯示技術產業峰會上，南方科技大學王愷博士以“量子點發光器件與顯示應用”為主題，分享了在無鎘藍光量子點體系以及高穩定性的量子點發光方面的工作進展。
南方科技大學博士王愷
王愷介紹，量子點是一種半導體納米晶材料，具有非常強的量子點限域效應，以及非常優異的光學性能，還可以與打印工藝結合，在平面顯示器件、光電子元件（如發光二極管）、量子點激光器等技術領域均有廣闊的發展前景。
對于不斷迭代更新的新型顯示技術，王愷表示，各大顯示技術之間并不是互相取代的關系，而是會長期共存，“液晶和OLED不是完全誰替代誰的問題，QLED也有自己應用的前景。”他指出，雖然QD-OLED是大尺寸OLED重要技術路線，但無鎘藍光量子點仍然有非常大的技術挑戰，“這一技術領域，業界有很多相關探索，包括全打印的電致發光QLED。”
盡管京東方、TCL已經在印刷QLED上有一定的技術沉淀，也開發了印刷QLED樣機，但王愷表示，無鎘或低鎘的量子點、高效率長壽命藍光、量子點墨水與打印技術、量子點光刻技術、驅動技術仍然面臨技術挑戰。
在無鎘電致發光上，王愷介紹，從2008年開始，業界一直在研究無鎘電致發光量子點顯示技術，其中藍光InP QLEDs沒有取得比較好進展。為此，南方科技大學團隊提出了InP/ZnS/ZnS 雙殼層藍光量子點技術路線，不僅提升了自身發光效率，而且注入的電流密度提高將近10倍。他表示，“雙殼層藍光量子點做完第一層殼層以后難免會殘留一些材料在表面。如果這些材料存在的話，會對發光產生比較大影響。因此，我們把表面的殘留去掉，通過第二層殼層，一方面提高量子材料的效率、減少缺損，另一方面能夠提高空穴注入。”
王愷介紹，“雙殼層藍光量子點的效率從0.6%提高到1.7%。在這個基礎之上，藍光磷化銦最高的數據為2.8%。”但他也表示，“這個數據跟鎘系量子點材料還差很遠，還有很長的路要走。”
另一個業界比較關注的藍光無鎘體系就是鈣鈦礦量子點，也是一個比較有希望的產業化選項。為此，南方科技大學團隊提出了一種新的解決方案，即引入藍光準二維鈣鈦礦。王愷介紹，“我們發現，引入藍光準二維鈣鈦以后，同時對表面的配體缺陷進行鈍化，可以實現缺陷減少，EQE提高到7.22%，且發光非常穩定。”
“在此基礎上，在不同的鈣鈦礦納米晶之間，引入雙功能基團，可以讓藍光準二維鈣鈦礦之間高效能量傳遞，傳遞速度可以快一倍。”王愷介紹，“通過這樣的工作，我們可以把EQE從7%提升到10%以上，可以進一步提高發光效率。”他也指出，雖然藍光無鎘鈣鈦礦量子點無論是效率還是壽命，都屬目前業界最高之列，但仍需進行更多的基礎研究，更多的器件研究，進一步提升材料壽命。
在噴墨打印上，王愷表示，量子點與噴墨打印工藝相結合一定是未來量產的選項，因而南方科技大學團隊也重點研發噴墨打印量子點材料，尤其是墨水上的研發，在發光效率與壽命上均取得很好進展。
盡管量子點具有很好的發光性能，但其對水和氧比較敏感。為了應對核殼量子點易被氧化進而產生缺陷、導致光衰嚴重的問題，王愷介紹，南方科技大學團隊創新性地采用雙重包覆技術阻擋氧侵蝕，一重反相微乳法包覆SiO2；二重流態粉末原子層沉積包覆Al2O3，大幅度提升量子點的穩定性。
王愷也指出，量子點無論是電致發光，還是光致發光，都具有非常優異的光電特性，但仍面臨諸多技術挑戰，需要產業研各界共同推動這一非常有前景的顯示技術產業化。
備注：內容根據現場速記整理
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