Points quantiques Ag-In-Ga-S luminescents finement régulés avec double émission vert-rouge vers des LED blanches

Les matériaux à points quantiques (QD) semi-conducteurs ont montré un grand potentiel pour les applications dans les domaines de l’éclairage et de l’affichage en raison de leur large gamme de couleurs, de leur longueur d’onde d’émission réglable, de leur efficacité quantique élevée, de leur saturation des couleurs élevée et de leur faible coût de traitement. Par exemple, les matériaux QD à base de cadmium et de pérovskite ont fait des progrès remarquables, mais l’utilisation de Cd et de Pb toxiques a limité leur application ultérieure.

La réglementation RoHS (Restriction of Hazardous Substances) limite clairement l’utilisation de Cd et de Pb dans les produits électroniques à moins de 100 ppm et 1 000 ppm, respectivement. Par conséquent, le développement de nouveaux systèmes de matériaux à points quantiques respectueux de l’environnement revêt une grande importance.

Ces dernières années, les QD I-III-VI2 respectueux de l’environnement, tels que les QD Ag-In-Ga-S (AIGS), ont attiré une large attention en raison de leur grand décalage de Stokes, de leur émission contrôlable sur l’ensemble du spectre visible et de leur photoluminescence élevée. rendement quantique (PLQY).

Ils présentent un grand potentiel dans les domaines de l’éclairage et de l’affichage. En raison de la composition diversifiée des éléments de l’AIGS, il présente généralement un large spectre d’émission dans le domaine visible, accompagné d’un fort pic d’émission principal à bande interdite et d’un faible pic d’émission de défauts.

Actuellement, les chercheurs se concentrent principalement sur le rétrécissement du spectre PL grâce à des structures cœur-coquille ou à des alliages pour répondre aux exigences de l’affichage. Cependant, la caractéristique de double émission des QD à large spectre dans les applications de lumière blanche présente des avantages évidents, permettant la réalisation de dispositifs électroluminescents blancs (WLED) mono-matériau, évitant ainsi les inconvénients des processus complexes, de l’auto-absorption et des mauvaises performances. rendu des couleurs de plusieurs composés de poudre fluorescente lumière blanche.

Par conséquent, l’optimisation des caractéristiques à large spectre des AIGS QD et la réalisation d’un réglage spectral fin sont cruciales pour étudier les propriétés de luminescence des AIGS et réaliser des WLED de haute qualité.

Sur cette base, le professeur Song Jizhong de l’Université de Zhengzhou a utilisé la caractéristique de confinement quantique des matériaux à points quantiques qui dépend de leur taille et, par régulation de la température de la nucléation et de la croissance des QD AIGS, a contrôlé la distribution de taille des cristaux de QD, ajustant ainsi leur spectre d’émission et obtenu des QD AIGS avec des caractéristiques de double émission vert-rouge. Le papier est publié dans la revue Avancées opto-électroniques.

Dans ce travail, les AIGS QD ont été synthétisés par la méthode d’injection thermique en un seul pot et la taille du cristal a été contrôlée par régulation de la température.

À basse température (180°C), les particules plus petites (d’une taille de 3,7 nm) se formaient plus facilement, tandis qu’à haute température (250°C), les cristaux avaient tendance à croître (d’une taille de 16,5 nm). À 220°C, des QD AIGS avec deux distributions de tailles différentes (17 nm et 3,7 nm) ont été obtenues, ce qui a entraîné une énorme différence dans leurs pics d’émission d’excitons.

Enfin, des QD AIGS à double émission vert-rouge (530 nm – 630 nm) ont été obtenus et la caractéristique de luminescence des excitons à double pic a été confirmée par spectroscopie dépendante de la température et de l’excitation. Ce travail offre une nouvelle perspective pour l’étude des propriétés luminescentes du nouveau système matériel AIGS QDs.

Ces QD à émission bimodale à large bande ont un grand potentiel dans les WLED. Dans ce travail, les QD AIGS à double émission vert-rouge ont été mélangés avec un polymère et pressés dans un film, combinés avec une puce LED bleue, préparant avec succès un WLED avec une coordonnée chromaticité. de (0,33, 0,31) et une température de couleur corrélée (CCT) de 5 425 K, un indice de rendu des couleurs (CRI) de 90 et une efficacité lumineuse radiante (LER) de 129 lm/W, ce qui indique que les AIGS QD ont un grand potentiel pour les applications d’éclairage.