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量子點(diǎn)是一類重要的半導(dǎo)體納米光電材料,，具有發(fā)光效率高,、光譜可調(diào)、可溶液法制備等突出特點(diǎn),，在照明顯示,、探測(cè)成像、生物標(biāo)記等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,。在顯示領(lǐng)域,，量子點(diǎn)可與LCD、OLED,、Micro-LED等新型顯示技術(shù)結(jié)合,，顯著提高色彩品質(zhì)，簡(jiǎn)化制造工藝,，成為顯示領(lǐng)域重要的前沿技術(shù)之一,。目前，搭載量子點(diǎn)背光的液晶顯示電視已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,，2020年市場(chǎng)滲透率達(dá)到5%,，并在逐年增加。像素化的量子點(diǎn)色轉(zhuǎn)換技術(shù)被認(rèn)為是降低OLED顯示成本和解決Micro-LED技術(shù)巨量轉(zhuǎn)移難題的首選技術(shù)路線,，而量子點(diǎn)電致發(fā)光顯示技術(shù)是印刷顯示的主要路線之一,。因此，量子點(diǎn)顯示技術(shù)成為顯示企業(yè)爭(zhēng)相布局的重點(diǎn)領(lǐng)域,。

盡管量子點(diǎn)顯示技術(shù)取得了顯著進(jìn)步,，然而傳統(tǒng)的量子點(diǎn)材料（CdSe、InP）一般采用高溫?zé)嶙⑷敕ㄖ苽?，產(chǎn)業(yè)化仍面臨工藝復(fù)雜,、成本高、國(guó)外專利壁壘等挑戰(zhàn),。因此,，尋求低成本的新型量子點(diǎn)材料體系是解決上述挑戰(zhàn)、擴(kuò)展量子點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域的重要思路之一,。

鈣鈦礦量子點(diǎn)制備簡(jiǎn)單,，具有優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)，是近年來(lái)光學(xué)與光電子材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一,。北京理工大學(xué)材料學(xué)院鐘海政團(tuán)隊(duì)一直從事量子點(diǎn)材料開(kāi)發(fā)和應(yīng)用技術(shù)研究,，是國(guó)際上最早開(kāi)展鈣鈦礦量子點(diǎn)研究的實(shí)驗(yàn)室之一（ ACS  Nano 2015, 9, 4533,，Google引用>1300次）。近年來(lái),，團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)圍繞鈣鈦礦量子點(diǎn)顯示技術(shù)開(kāi)展研究,，取得系列重要進(jìn)展：所發(fā)明的鈣鈦礦量子點(diǎn)原位制備技術(shù)授權(quán)中國(guó)、美國(guó),、日本,、韓國(guó)專利，進(jìn)入產(chǎn)業(yè)應(yīng)用推廣階段,。最近,，他們?cè)诩t光鈣鈦礦量子點(diǎn)光學(xué)膜和藍(lán)光量子點(diǎn)電致發(fā)光器件方面取得突破進(jìn)展。

1）面向液晶顯示背光應(yīng)用的鈣鈦礦量子點(diǎn)原位制備技術(shù)

2016年團(tuán)隊(duì)提出了普適性的鈣鈦礦量子點(diǎn)原位制備思路,，實(shí)現(xiàn)了聚合物基質(zhì)中MAPbX₃,、FAPbX₃、CsPbX₃,、MA₃Bi₂X₉,、Cs₂Sn₂X₆等鈣鈦礦量子點(diǎn)的原位制備( Advanced Materials 2016, 28, 9163； Nanoscale 2019, 11, 4942;  Light: Science & Applications 2020, 9, 73),；其中基于綠色MAPbBr₃鈣鈦礦量子點(diǎn)的光學(xué)膜的亮度,、色域、信賴性與傳統(tǒng)CdSe,、InP量子點(diǎn)相比具有顯著優(yōu)勢(shì),，在液晶顯示背光應(yīng)用中具有巨大潛力。致晶科技公司(校學(xué)科性公司)經(jīng)過(guò)進(jìn)一步開(kāi)發(fā),，2020年與TCL成功合作實(shí)現(xiàn)了首批量75英寸鈣鈦礦量子點(diǎn)電視的量產(chǎn),，成為全球首家推出鈣鈦礦量子點(diǎn)光學(xué)膜商業(yè)產(chǎn)品的公司(https://www.perovskite-info.com/tcl-and-zhijing-nanotech-collaborate-pqd-solutions-lcd-tvs)。

最近,，團(tuán)隊(duì)的博士后李飛博士突破了困擾鈣鈦礦量子點(diǎn)背光顯示應(yīng)用的紅光缺失難題,，發(fā)展了聚合物基質(zhì)中的紅色全無(wú)機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)的原位制備技術(shù)，發(fā)光效率和穩(wěn)定性都十分優(yōu)異( Advanced  Functional Materials 2021, 2008211),。通過(guò)致晶科技公司的進(jìn)一步開(kāi)發(fā),，實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦量子點(diǎn)Micro-LED背光模組,，獲得2020年中國(guó)國(guó)際顯示技術(shù)(ICDT)會(huì)議新產(chǎn)品銀獎(jiǎng),。

圖1 紅色、綠色鈣鈦礦量子點(diǎn)光學(xué)膜和背光顯示模組

2）面向電致發(fā)光的鈣鈦礦量子點(diǎn)片上再沉淀原位制備技術(shù)

面向印刷顯示電致發(fā)光應(yīng)用,，團(tuán)隊(duì)通過(guò)控制鈣鈦礦原位成膜過(guò)程中的結(jié)晶過(guò)程,，發(fā)明了鈣鈦礦量子點(diǎn)片上再沉淀制備技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高效率的綠色和紅色電致發(fā)光器件,，綠光器件最高外量子效率為16.3%( ACS   Nano 2018, 12, 8808),，紅光器件最高外量子效率為15.8%( Ad  vanced O  ptical  Materials 2019, 7, 1900774),。最近，團(tuán)隊(duì)的博士生王辰暉,、韓登寶,、常帥老師等人與中科院大連化學(xué)物理研究所、上海光源合作,，開(kāi)發(fā)了雙配體調(diào)控鈣鈦礦量子阱結(jié)構(gòu)分布的原位制備策略,，實(shí)現(xiàn)了最高外量子效率8.8%的藍(lán)色電致發(fā)光器件( Nature   Communications 2020, 11, 6428)，為目前顯示藍(lán)光(455-475 nm)最高效率,，團(tuán)隊(duì)與京東方合作,，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了國(guó)際專利布局。最近,，王辰暉同學(xué)在香港科技大學(xué)和香港城市大學(xué)聯(lián)合舉辦的國(guó)際顯示材料研討會(huì)上(International Workshop of Advanced Display Materials, http://adw.ust.hk/program.html)獲得最佳海報(bào)獎(jiǎng),。

圖2 顯示波段高效率藍(lán)色鈣鈦礦電致發(fā)光器件

更多進(jìn)展請(qǐng)關(guān)注團(tuán)隊(duì)網(wǎng)站https://nanophotonics.bit.edu.cn/index.htm

上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金、重點(diǎn)基金,，以及科技部重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)的支持,，學(xué)校先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)中心提供了材料制備與表征支撐，校微納量子光子實(shí)驗(yàn)室提供了器件制備平臺(tái),。