量子點是具有窄光譜發射帶寬、寬吸收率、高光致發光量子效率和可控制帶隙等優異性能的納米晶體，被廣泛用作下一代照明和顯示設備中，比如基于QDs的發光二極管顯示器（QLED）。在CIDC2020量子點顯示技術產業峰會上，河南大學材料學院院長杜祖亮以“II-VI量子點電致發光器件——材料、器件、印刷”為主題，分享了在量子點材料、器件以及印刷顯示工藝的研發情況。
河南大學材料學院杜祖亮院長
杜祖亮表示，雖然量子點的發光效率不斷提升，但仍然無法產業化的需求，仍然停留在實驗室的階段。他也表示，量子點面臨的技術挑戰主要在于：一是藍色量子點發光效率低下；二是量子點的發光效率和亮度不能同時提升；三是真正面向工業化大面積制備技術待進一步提升。
“二十多年來，我們一直圍繞量子點材料做研發，從材料合成到器件結構設計優化，以及大面積制備的技術，均積累了一定技術基礎。”杜祖亮表示。
在材料合成上，杜祖亮介紹，量子點材料面臨的核心問題是量子點薄膜發光效率低、熒光閃爍。他表示，有比于歐美量子點研發專利，河南大學采取無磷法綠色合成技術路線，發光效率基本上達到有磷合成技術路線。
關于量子點薄膜效率，杜祖亮表示，“采用顆粒非常小的量子點材料，會導致熒光發光下降非常劇烈。”為此，河南大學采用“低溫成核、高溫長殼”的方法，精確控制殼層生長合成高熒光量子產率的紅色Zn1−xCdxSe/ZnSe/ZnS和綠色厚殼層Zn1−xCdxSe/ZnS核殼結構量子點，可以制備出高發光效率的熒光發光材料和量子點薄膜，實現量子產率大于90%
針對熒光閃爍的問題，杜祖亮表示，通過改進量子點核殼的結構，可以有效地抑制閃爍的現象。他也表示，河南大學在納米晶材料制備上已有上百種材料。
在材料基礎和器件構筑基礎上，河南大學主要做高性能藍色QLED器件研發。杜祖亮介紹，QLED最大的問題是空穴注入的問題，“為解決該問題，我們采取的方案主要是調配量子量子點本身性能；二是著力提升量子點壽命，對其表面的界面進行調控。通過這兩方面的調整可以把亮度、效率以及壽命大幅提升。”
在兼具高亮度、高效、長壽命的三基色QLED研發上，杜祖亮介紹，“通常由于注入不平衡，導致我們追求亮度，發光效率就上不去，而追求發光效率，亮度則上不去，處于魚與熊掌不可兼得的困境。”他表示，河南大學提出了元素貫穿的方法，在核殼結構量子點上做了很多研究工作，主要把殼層換到由硒元素貫穿的體系。
在照明應用上，他也介紹，“很多量子點指標已經超過了OLED的亮度，用于照明是沒有問題的，綠光和紅光提升了5倍，藍光提升了1倍。”
在藍光量子點研究上，河南大學取得了很多研究成果。杜祖亮介紹，三星在藍色量子點研究上引用了10篇河南大學研究論文。他也表示，雖然河南大學在量子點研究上取得了很多成果，但這些成果是不是未來終極解決工業化應用的基礎性材料設計理念和思路，還需做更多的工作，也期待跟產業鏈企業加大合作，推動量子點產業化應用。
在量子點大面積制備上，河南大學還研發出了纖維液橋引導的簡便方法，通過浸潤特征導向流體的流動，將QD溶液連續且可控制的轉移到基底，制備得到超光滑的QD薄膜。杜祖亮介紹，“這種方法非常方便、簡單，不需要真空，也不需要打印機，還可以多次涂，不僅可以獲得紅綠藍三色器件，而且可以通過多次涂制備白光器件。”
杜祖亮也表示，目前II-VI量子點電致發光器件仍然還停留在實驗室階段，希望能真正達到工業化生產要求，讓中國能夠搶占量子點材料和器件的制高點。
備注：內容根據現場速記整理
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