近年來，鈣鈦礦量子點的出現，為發展量子點集成應用技術提供了機遇。在CIDC2020——量子點顯示技術產業峰會上, 北京理工大學鐘海政教授以“鈣鈦礦量子點顯示技術”為主題，介紹了鈣鈦礦量子點的原位制備和光子學應用技術，特別是鈣鈦礦量子點在顯示領域應用的進展和挑戰。
北京理工大學鐘海政教授
鐘海政表示，在顯示領域，量子點毫無疑問是不可或缺的材料，未來也將有非常大的應用市場。他表示，鈣鈦礦是一個完全不同于其他半導體的材料，鈣鈦礦是離子化合物，本質上是靠正負電荷生成的，所以它是一個制備特別容易的材料。真正把鈣鈦礦做成高效率發光的工作是2015年的兩篇論文：一篇是來自瑞士聯邦理工的課題組，沿用了用高溫反應釜的方式制備鈣鈦礦量子點；一篇是北京理工大學的課題組，發明了基于鈣鈦礦離子化特點的室溫再沉淀的技術，把鈣鈦礦的液體溶解好然后滴下。如果沒有配體就不發光，加上配體就會得到膠體溶液，就會高效率發光，改變鹵素就可以調控發光的顏色。這樣就把復雜的方式變得簡單了，不需要任何清洗。
量子點發展需要更簡單的工藝。鐘海政提到了鈣鈦礦量子點光學膜“原位制備技術”，把鈣鈦礦前驅體溶液和高分子聚合物粉末共混一涂抹就可以得到一個鈣鈦礦膜片，發光效率做到90%，透明度也非常高，省略了原來的化工合成。
在產業化進程方面，鐘海政介紹到，北京理工與合肥樂凱一起開發了涂敷工藝，與TCL合作樣機元器件。他表示，“我們是全世界第一家展示搭載鈣鈦礦量子點的電視的單位，在CES和SID展上都有展出。鈣鈦礦量子點的穩定性非常好。鈣鈦礦量子點膜片及整機已經進入量產階段。”
“鈣鈦礦的原位制備膜也可以有極性，一拉就可以得到一個偏振在0.3左右的鈣鈦礦偏光膜片，還可以利用紡絲的方法，也可以實現偏光。”鐘海政表示，“我們計算了一下，如果在背光里能得到0.4左右的偏光膜片，就可以把現在液晶的亮度再提高接近20%。”
鈣鈦礦量子點是否有機會制備電致發光量子點器件？鐘海政表示，“量子點現在的表現也都非常好，那鈣鈦礦量子點就得有更顛覆性的工藝。”關于這個問題，他特別介紹了“片上原位制備技術”，即將共混反應放到片上來做，把鈣鈦礦前驅體溶液通過旋涂得到一個前驅體液膜，再滴加反溶劑，量子點就可以在一個片上原位長出來。這種方法直接一步就可以在片上長出來鈣鈦礦的量子點，然后用這個可以實現綠光，綠光EQE可以做到16.3%。這個方法也可以移植到紅光，紅光EQE可以做到15.8%。他也表示，“我們還把它做到了藍光上，在顯示波段470納米可以讓EQE做到8.8%。”
他還補充到，除了顯示領域以外，量子點還有更廣闊的發展空間，比如在量子點增強硅基探測成像技術，利用鈣鈦礦量子點高透明度、高效率發光特性，能夠拓展硅基器件的紫外響應能力。
鐘海政認為，“原位制備從工業應用來說是非常好的工藝，但從科學研究來說帶來了非常巨大的挑戰，實現它的結構和性能的關聯也非常難，非常希望有更多的同行或更多的企業投入更大的資源快速推動它的發展。”關于鈣鈦礦量子點究竟能不能滿足穩定性需求，他表示，“每一種環境對量子點穩定性的要求是不一樣的，鈣鈦礦雖然不能完全替代傳統量子點，但是它在某些應用環境是可以滿足的。”
鐘海政總結到，鈣鈦礦有非常突出的特點，是離子化合物，能夠原位制備，大大簡化了量子點的制備工藝，也能夠在高分子膜里，也能夠在芯片上，甚至還可以在單晶里原位長出來，能夠滿足顯示、傳感等多個領域的應用。
備注：內容根據現場速記整理
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