Micro LED是未來顯示技術最合適的解決方案，其全彩化技術是近年來國際學術界和產(chǎn)業(yè)界的公認難點。鈣鈦礦量子點因其在發(fā)光性能的諸多優(yōu)勢，在Micro LED全彩顯示領域具有極高的應用潛力。
然而，鈣鈦礦量子點的短板也很明顯，尤其是紅色發(fā)光的鈣鈦礦量子點，穩(wěn)定性較之綠光鈣鈦礦量子點更差，亮度也更弱。因此探索新型量子點色轉換技術，對于解決當前Micro LED全彩顯示技術難題、提升我國在Micro LED顯示產(chǎn)業(yè)的國際競爭力具有重要意義和價值。
針對當前難點，半導體照明實驗室提出了一種全新的策略，利用紅色發(fā)光鈣鈦礦量子點（γ-CsPbI3）包覆綠色鈣鈦礦量子點（CsPbBr3），形成核殼結構，在兩種量子點之間滿足能量轉移的條件，γ-CsPbI3將CsPbBr3的發(fā)光完全吸收。由于CsPbBr3向γ-CsPbI3傳遞能量，因此γ-CsPbI3會表現(xiàn)出CsPbBr3的激發(fā)特性，可以調節(jié)該結構的最佳激發(fā)波長。
該工作中，紅色發(fā)光的雙組分鈣鈦礦量子點最佳激發(fā)波長逐漸被調節(jié)至藍光區(qū)域，在藍光激發(fā)下，光致發(fā)光強度可以提升3倍以上，且藍光激發(fā)量子產(chǎn)率接近100%，穩(wěn)定性也得到了顯著提升。
圖1 研究團隊提出的雙組分多重包覆結構鈣鈦礦量子點結構及非輻射能量傳遞機理示意圖。
在將紅光量子點最佳激發(fā)波長調節(jié)至藍光區(qū)域后，研究人員將該雙組分量子點應用于藍光Micro LED色轉換層中。借助玻璃微孔陣列作為載體，沉積出的量子點陣列與Micro LED陣列相對應，實現(xiàn)了極佳的色轉換性能，顯示色域可達到135.9%的NTSC標準。
圖2 利用玻璃微孔陣列，雙組分鈣鈦礦量子點應用于藍光Micro LED色轉換層中。
這項研究將非輻射能量傳遞機制與Micro LED色轉換技術相結合，從性能提升、工藝精簡方面“雙管齊下”，突破當前Micro LED紅光色轉換技術瓶頸，以更低成本實現(xiàn)了高質量Micro LED全彩顯示效果，幫助解決產(chǎn)業(yè)技術難題，推動了我國Micro LED全彩顯示技術的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
該工作涉及物理、化學、微電子等多學科交叉領域，電子科學與技術學院（國家示范性微電子學院）的陳忠教授與林岳副教授為共同通訊作者，2020級博士研究生范小通與王樹立助理教授為共同第一作者。該工作由國家自然科學基金（12175189，11904302）、福建省對外合作項目（202210004）、中央高�；究蒲袠I(yè)務費（20720190005，20720220085）、廈門市重大科技項目（3502Z20191015）等項目資助，廈門大學為成果的第一完成單位。
廈門大學半導體照明與顯示實驗室成立于2006年，是國內較早開展LED應用研究的團隊，近十年獲得省部級科研獎一等獎3項，二等獎5項。團隊長期著眼于顯示產(chǎn)業(yè)“卡脖子”的關鍵技術問題開展多學科交叉研究，圍繞突破Micro LED的幾大技術瓶頸，持續(xù)推進著集成電路核心技術攻關，取得了一系列突破性進展。
例如：首次實現(xiàn)Micro LED直流電學參數(shù)無接觸測量，取得微小芯片高效檢測的技術突破；首次利用復合納米結構大幅度提升紅光量子產(chǎn)率，突破紅光像素的低光效瓶頸；利用半極性芯片在綠光波段實現(xiàn)756MHz可見光通信帶寬紀錄；利用自主研發(fā)的顯微高光譜設備，首次揭示了Micro LED低溫局域化發(fā)光機理等。（來源：廈門大學）
