Двойной

Nature Communications, том 13, номер статьи: 5094 (2022) Цитировать эту статью

3358 Доступов

5 цитат

10 Альтметрика

Подробности о метриках

Нанокристаллы (НК) в настоящее время являются строительными блоками оптоэлектроники, и их использование в качестве понижающих преобразователей для дисплеев с большой гаммой стало их первым массовым рынком. Интеграция НК основана на сочетании зеленых и красных НК в смеси, что приводит к возникновению проблем при составлении рецептур после выращивания. Тщательное проектирование NC может обеспечить двойное излучение от одной популяции NC, что нарушает правило Каши, согласно которому излучение должно происходить на краю полосы. Таким образом, в дополнение к внимательному контролю выравнивания полос для получения зеленых и красных сигналов, пути безызлучательного распада также должны быть тщательно замедлены, чтобы обеспечить излучение из основного состояния. Здесь мы демонстрируем, что 2D-нанопластинки (NPL) ядро/коронка/коронка, изготовленные из CdSe/CdTe/CdSe, могут сочетать в себе большой объем и выравнивание полос типа II, обеспечивая одновременно красное и узкое зеленое излучение. Более того, мы демонстрируем, что соотношение двух излучений можно регулировать с помощью падающей мощности, что приводит к насыщению красного излучения за счет безызлучательной оже-рекомбинации, которая влияет на это излучение гораздо сильнее, чем на зеленое. Наконец, мы также показываем, что двухцветное излучение с настраиваемой мощностью может быть получено посредством электрического возбуждения.

Полупроводниковые нанокристаллы (НК) представляют собой наночастицы с оптическими характеристиками, настраиваемыми по размеру благодаря квантовому ограничению. Помимо легкости вызвать спектральный сдвиг, НК также обеспечивают узкий сигнал фотолюминесценции (ФЛ), являющийся результатом низкой полидисперсности ансамбля. Это свойство представляет наибольший интерес при разработке понижающих преобразователей для дисплеев. В настоящее время дисплей с квантовыми точками основан на синем светодиоде (LED) на основе квантовых ям InGaN, который используется для возбуждения двух популяций НК, излучающих зеленый и красный свет. Комбинация этих трех цветов используется для генерации белого света, который позже фильтруется через жидкокристаллический фильтр для создания красных, зеленых и синих пикселей. Человеческий глаз наиболее чувствителен к зеленому свету. По этой причине в этом спектральном диапазоне ограниченное изменение ширины спектральной линии существенно влияет на цветовой охват (т. е. цветовую палитру), тогда как для синего и красного ширина линии оказывается менее критичной. Таким образом, разработка NC с узким зеленым излучением необходима для достижения высококачественных дисплеев.

Зеленое излучение можно легко получить из полупроводников III-V (с использованием InP) и II-VI (с использованием CdSe). Однако при использовании сферических частиц ширина линии ФЛ CdSe остается выше 25 нм, а при использовании InP даже выше. 2D-нанопластинки CdSe1,2,3 (NPL) благодаря специфическому механизму роста4,5,6 обладают самой узкой шириной линии ФЛ среди НК. Двумерный рост позволяет атомарно контролировать толщину — единственное ограниченное направление. В результате ширина линии ФЛ ограничивается однородным уширением7. Когда они выращиваются толщиной 4,5 монослоя (МС) (т.е. четыре плоскости Se, зажатые пятью плоскостями кадмия), их эмиссия ФЛ имеет максимум при ~ 510 нм при комнатной температуре, что близко к оптимальному зеленому цвету. длина волны для дисплеев см. рис. 1г.

изображение HAADF-STEM NPL ядра/короны/короны CdSe/CdTe/CdSe. Масштабная линейка составляет 100 нм. Верхняя вставка представляет собой схему развернутого НПЛ. б Обзорный спектр рентгеновской фотоэмиссии для тех же НПЛ. в Спектры поглощения и фотолюминесценции НФЛ. Особенность при 460 нм обусловлена ​​остатком 3,5 МЛ CdSe NPL. d Диаграмма цветности и положения, связанные с зелеными и красными элементами.

Как указывалось ранее, текущая технология отображения NC основана на сочетании двух популяций NC, встроенных в прозрачную матрицу, роль которой заключается в защите NC от окисления, а также в извлечении тепла, генерируемого квантовым выходом субединицы PL. Для поддержания долгосрочной стабильности эта матрица обычно ковалентно связана с поверхностью НК. Интеграция двух популяций NC (т.е. одной зеленой и одной красной) делает это химическое соединение более сложным. Таким образом, крайне интересно спроектировать единый NC, который (i) сочетает в себе оба излучения и (ii) имеет узкую зеленую линию PL. В прошлом в нескольких работах сообщалось о двухцветном излучении NC8,9,10,11,12, однако ни одна из этих предыдущих работ не сочетала эти два свойства одновременно. Эти два ограничения требуют разработки системы, которая не подчиняется правилу Каши, которое гласит, что излучение должно происходить через самое низкое возбужденное состояние из-за быстрой термализации горячих носителей заряда. Для этого необходимо резко замедлить пути безызлучательного распада и охлаждение носителя. Неработающие кредиты с их большим объемом выглядят многообещающими кандидатами13,14.