Chất liệu chấm lượng tử và phương pháp đóng gói của nó

Chấm lượng tử là một loại vật liệu nano mới, thường là hình cầu hoặc bán cầu với đường kính từ 2 đến 20 nanomet. Do phạm vi kích thước đặc biệt, nó có hiệu suất vượt trội khác với các vật liệu vĩ mô. Đặc tính quang học quan trọng nhất của chấm lượng tử là phổ phát xạ của chúng có thể bao phủ toàn bộ vùng ánh sáng khả kiến ​​bằng cách thay đổi kích thước của chúng. Ngoài ra, nhiều ưu điểm như phổ kích thích rộng, phổ phát xạ hẹp, độ dịch chuyển Stokes lớn, thời gian tồn tại của huỳnh quang dài và khả năng tương thích sinh học tốt đã khiến chấm lượng tử trở thành điểm nóng nghiên cứu trong lĩnh vực phát quang.

Có nhiều loại vật liệu phát quang chấm lượng tử. Các chấm lượng tử thứ hai đến Ⅵ được đại diện bởi CdSe là nghiên cứu sớm nhất và là công nghệ hoàn thiện nhất, và chúng hiện là vật liệu được sử dụng nhiều nhất. Chiều rộng nửa đỉnh của loại vật liệu này là từ 30 đến 50 nm. Dưới sự kiểm soát của các điều kiện và cấu trúc tổng hợp tốt, chiều rộng nửa đỉnh có thể nhỏ hơn 30 nm. Đồng thời, lượng huỳnh quang của vật liệu.

Hiệu suất lượng tử cũng đang tăng dần, và gần đạt 100%. Tuy nhiên, yếu tố quan trọng nhất hạn chế sự phát triển của loại vật liệu này là sự tồn tại của nguyên tố Cd. Trong số các vật liệu chấm lượng tử không chứa Cd, sự phát triển của các chấm lượng tử nhóm III ~ V do InP đại diện là tương đối trưởng thành, và năng suất lượng tử huỳnh quang thấp hơn một chút, nói chung là khoảng 70%, các chấm lượng tử InP rộng hơn nhiều so với các chấm lượng tử CdSe về mặt của chiều rộng nửa giá trị của đỉnh phát quang. Chiều rộng nửa giá trị của các chấm lượng tử InP / ZnS màu xanh lục có cấu trúc vỏ lõi là 40 ~ 50nm và các chấm lượng tử InP / ZnS màu đỏ Điểm là ~ 55nm và hiệu suất cần được cải thiện. Ngoài ra, vật liệu chấm lượng tử perovskite loại ABX3 xuất hiện trong hai năm qua đã thu hút được nhiều sự chú ý. Bước sóng phát xạ của vật liệu có thể dễ dàng điều chỉnh trong vùng ánh sáng nhìn thấy mà không cần che phủ cấu trúc lõi-vỏ. Sau khi tối ưu hóa, hiệu suất lượng tử huỳnh quang của vật liệu đã vượt quá 90% và độ rộng nửa đỉnh thấp nhất là ~ 15nm, được tính toán bằng mô phỏng, Giá trị gam màu của thiết bị hiển thị sử dụng vật liệu phát quang chấm lượng tử có thể đạt tới 140% NTSC, cho thấy tiềm năng ứng dụng rất lớn. Các vật liệu này có thể được sử dụng trong các thiết bị phát sáng dưới hai hình thức: một là sử dụng chúng làm lớp chuyển đổi ánh sáng trong đèn LED dựa trên GaN, có thể hấp thụ hiệu quả ánh sáng xanh và phát ra ánh sáng có nhiều màu sắc có bước sóng có thể điều chỉnh chính xác ở vùng có thể nhìn thấy. phạm vi ánh sáng, nhằm thay thế các loại đất hiếm hiện nay. Phốt pho; Hai là sử dụng đặc tính điện phát quang của vật liệu chấm lượng tử để phủ chúng giữa các điện cực màng mỏng để phát ra ánh sáng.

Các chấm lượng tử được sử dụng trong lĩnh vực ánh sáng, có thể thu được phổ có bước sóng bất kỳ trong một dải nhất định và nửa chiều rộng của ánh sáng phát ra là dưới 20 nm, vì vậy nó có thể hiển thị màu ánh sáng bão hòa hơn. Vật liệu này có các đặc tính của độ tinh khiết màu cao, màu phát quang có thể điều chỉnh, phổ phát xạ hẹp và năng suất lượng tử huỳnh quang cao, và có thể tối ưu hóa các thành phần quang phổ trong đèn nền LCD, cải thiện sự biểu hiện màu sắc của màn hình tinh thể lỏng và tăng cường đáng kể gam màu của thiết bị hiển thị.

Bao bì của chấm lượng tử chủ yếu được chia thành ba loại sau:

1) Loại gói chip (trên chip). Trong cấu trúc này, vật liệu phát quang chấm lượng tử thay thế vật liệu phosphor truyền thống và được gói gọn trong một đèn LED màu xanh lam, đây cũng là phương pháp đóng gói chính cho các chấm lượng tử được sử dụng trong chiếu sáng. Phương pháp này được áp dụng cho màn hình đèn nền, và cũng cần phải hàn đèn LED ánh sáng trắng thu được của miếng dán vào thanh đèn LED theo kích thước của mô-đun đèn nền. Ưu điểm của cấu trúc này là lượng vật liệu phát quang chấm lượng tử rất ít, giúp giảm giá thành. Tuy nhiên, cấu trúc này có yêu cầu rất cao về tính ổn định của vật liệu chấm lượng tử.

2) Loại tích hợp phim quang học (trên bề mặt). Cấu trúc này chủ yếu phù hợp với đèn nền. Phim quang học làm bằng vật liệu phát quang chấm lượng tử được áp dụng cho mô-đun đèn nền dưới dạng đóng gói từ xa và phim quang học làm bằng vật liệu chấm lượng tử nằm ngay phía trên tấm dẫn sáng trong mô-đun đèn nền. Trong cấu trúc này, chi phí chuẩn bị diện tích lớn của màng quang học chấm lượng tử là một trong những lý do quan trọng hạn chế ứng dụng quy mô lớn của nó.

3) Loại gói ống bên (trên cạnh). Đây là sự dung hòa giữa hai cấu trúc trên. Đầu tiên, vật liệu chấm lượng tử được đóng gói thành một dải dài, sau đó được đặt ở phía bên của thanh ánh sáng LED màu xanh lam và tấm dẫn sáng. Một mặt, nó có thể làm giảm bức xạ nhiệt và bức xạ ánh sáng của đèn LED xanh lam tới các chấm lượng tử. Mặt khác, ảnh hưởng của vật liệu phát quang cũng có thể làm giảm mức tiêu thụ vật liệu phát quang chấm lượng tử trong các ứng dụng thực tế.