本质上可拉伸的量子点发光二极管。资料来源:基础科学研究所
本质上可拉伸的量子点Sed发光二极管取得了破纪录的性能。
由基础科学研究所纳米粒子研究中心的KIM Dae-Hyeong教授领导的韩国科学家团队开创了一种可拉伸显示器的新方法。该团队宣布首次开发出内在可拉伸的量子点发光二极管(qled)。
显示技术的进展
在快速发展的显示技术世界中，对创造内在可拉伸显示器的追求一直在进行中。传统显示器受到刚性和非柔性组件的限制，一直在努力发展超越柔性的显示器。
显然，需要新型材料和设备设计能够承受显著拉伸，同时保持其功能，这对于包括可穿戴和适应性接口技术在内的应用至关重要。
OLED的局限性和QLED的优势
目前市场上的柔性显示器大多采用有机发光二极管(OLED)技术，该技术采用有机材料作为发光元件。然而，OLED往往有缺点，如有限的亮度和色彩纯度问题。另一方面，QLED显示器提供出色的色彩再现，亮度和寿命，使其成为优先考虑这些因素的消费者的引人注目的选择。
基于内在可拉伸发射层的is-QLED示意图。可拉伸EML是由QDs、SEBS-g-MA和TFB组成的三元复合材料，具有独特的相分离内部结构。可拉伸EML底部富含tfb的岛屿有利于量子点的空穴注入，同时最大限度地减少激发猝灭位点，从而提高器件的效率和亮度。资料来源:基础科学研究所
开发柔性qled的挑战
然而，开发柔性QLED显示器的内在挑战在于量子点(QDs)本身的性质;作为0-D无机纳米粒子，它们不具有固有的可拉伸性。已经有一些尝试将量子点嵌入弹性材料中，以创建发光和弹性复合材料。
在这种方法中遇到的一个重大障碍是弹性体的绝缘特性，这阻碍了电子和空穴有效注入量子点，从而降低了器件的电致发光效率。
材料工程的突破
因此，IBS的研究人员必须提出创新来克服这些限制。他们的工作展示了在复合材料中加入第三种材料以增强载流子向量子点的传递。采用p型半导体聚合物TFB来提高器件的可拉伸性和孔注射效率。添加TFB也改善了电子注入和空穴注入之间的平衡。
本质上可拉伸的qled具有一个器件结构，其中所有层都被设计为具有足够的可拉伸性。可拉伸qled可拉伸至50%，器件性能保持一致。此外，还演示了无源矩阵和全彩qled。资料来源:基础科学研究所
增强的设备结构和性能
三元纳米复合膜的一个有趣的方面是其独特的内部结构表现出相分离，其中富含tfb的“岛屿”在底部形成，嵌入在SEBS-g-MA矩阵中的量子点位于这些岛屿的顶部。这种独特的结构安排最大限度地减少了激子猝灭位点，提高了空穴注入效率，从而实现了最佳的器件性能。
经过对这些材料的精心选择和工程设计，IBS研究人员获得了具有高亮度(15,170 cd m-2)的qled，这是可拉伸led中最高的，此外还有低阈值电压(3.2 V)。即使施加很大的力来拉伸材料，该器件也不会受到损坏。即使拉伸到1.5倍，设备内部量子点之间的距离也没有明显变化。例如，如果使用该设备制作20英寸的QLED电视，即使将其拉到30英寸的尺寸，其显示性能也不会发生变化。
未来发展方向和潜在应用
共同第一作者金东灿教授解释说:“研究小组还开发出了适用于可拉伸量子点发光层的高分辨率图像化技术”，“将发光材料和图像化技术相结合，展示了RGB led和被动矩阵阵列等复杂应用的潜力。”
该研究不仅证明了量子点在可拉伸显示器中的优越性能，而且为进一步提高器件性能开辟了新的方向。未来的研究将集中于优化所有器件层的载流子注入效率和可拉伸性。这一发现为下一代is-QLED技术奠定了坚实的基础，预示着未来显示技术不仅具有柔性，而且具有真正的可拉伸性，从而实现新形式的可穿戴电子产品等。
参考文献:“本质上可拉伸的量子点发光二极管”，作者:Dong Chan Kim, Hyojin Seung, Jisu Yoo, Junhee Kim, Hyeon Hwa Song, Ji Su Kim, Yunho Kim, kyunhoon Lee, Changsoon Choi, Dongjun Jung, Chansul Park, Hyeonjun Heo, Jiwoong Yang, Taeghwan Hyeon, Moon Kee Choi和Dae-Hyeong Kim, 2024年4月15日，Nature Electronics。DOI: 10.1038 / s41928 - 024 - 01152 - w
该研究是由首尔大学、蔚山科学技术院、大邱庆北科学技术院的同事共同完成的。该研究于2024年4月16日发表在《自然电子》杂志上。
