基于量子点@有序介孔复合材料的Micro-LED色转换特性
摘要：量子点（Quantum dots）由于具有优异的光电特性，广泛应用于发光与显示、太阳能电池、光催化等领域，它的发现和合成获得了2023年诺贝尔化学奖。采用量子点色转换的Micro-LED 全彩化显示技术无需巨量转移，有望实现大规模量产，然而，量子点在高强度Micro-LED 出光激发下的性能和寿命仍存在局限。基于此，本文研究了基于量子点@有序介孔（QDs@SBA-15）复合材料的Micro-LED 色转换技术及其特性，有序介孔分子筛载体独特的孔道结构不仅能够有效提升Micro-LED色转换和光提取效率，且致密的有序介孔材料也一定程度上保障了量子点的稳定性。首先，通过时域有限差分方法（FDTD）建立了Micro-LED 仿真模型，探究量子点粒径和有序介孔材料的孔径对光提取效率的影响；基于仿真结果指导，进一步采用物理共混法制备了QDs@SBA-15复合材料，通过透射光谱、荧光激发光谱、紫外-可见光吸收谱等手段对其进行表征并确定浓度配比；最后，将该复合材料与聚二甲基硅氧烷（PDMS）混合固化成膜，并研究了其光致发光性能。实验结果发现，量子点粒径和介孔材料孔径的匹配度以及量子点和有序介孔材料的比例浓度是影响QDs@SBA-15复合材料发光效率及Micro-LED 色转换性能的关键因素；通过优化，所得复合材料可获得优异的发光性能以及良好的环境稳定性，相比于纯量子点色转换层，复合材料的光提取效率提升了81.73%，复合材料的环境稳定性提升了14.33%，以Micro-LED 作为蓝光光源组成的三基色发光器件工作色域达到了104.52% NTSC。本研究为量子点色转换Micro-LED显示技术提供了理论指导，为实现Micro-LED全彩化开辟了新路径。
