ما هي التطورات التطبيقية للنقاط الكمومية في التلألؤ الضوئي والتلألؤ الكهربائي؟

بعد اكتشاف العديد من الظواهر الفيزيائية الجديدة للبلورات النانوية شبه الموصلة [1-5] ، تم اكتشاف العديد من التطبيقات المحتملة باستخدام النقاط الكمومية (QD). نظرًا لتأثير الحبس الكمي وتأثير الحجم الكمي ، تتمتع النقاط الكمومية لأشباه الموصلات بخصائص طيف الإثارة الواسع وعرض نصف القيمة الضيق وطول الموجة القابل للتعديل ومعالجة المحلول وما إلى ذلك ، والتي حظيت باهتمام واسع النطاق [6-9]. بعد أكثر من 30 عامًا من التطوير ، حققت مواد النقاط الكمية&مثل ؛ مسار التوليف الأخضر&مثل ؛ وتحسن أدائها تدريجيًا ، مما أتاح إنتاج وتوريد المنتجات الصناعية. حاليًا ، تم تطوير أجهزة الإضاءة الضوئية للتطبيقات التجارية ، وقد تم استخدام هذه السلسلة من الأجهزة في إضاءة LED. وعرض المجال [10-12]. خاصة في مجال العرض ، فإن النقاط الكمومية مثل cdse لها خطوط عرض ضيقة للغاية ، وتشبع عالي للألوان ، وقدرات قوية لإعادة إنتاج الألوان للكائنات ، والتي يمكن أن تصل إلى أكثر من 120٪ من التدرج اللوني ntsc [13،14] ، مما يتسبب في معظم أجهزة التلفزيون في العالم مطلوب من قبل الشركات المصنعة وموردي شاشات الهواتف المحمولة. منذ أن أصدرت SONY أول تلفزيون نقطي في عام 2013 ، أصدرت شركات مثل TCL و Samsung و LG و Nanojing Technology العديد من منتجات النقاط الكمية ، والتي تغطي العديد من المجالات مثل أجهزة التلفزيون والهواتف المحمولة وشاشات الكمبيوتر [15،16]. في معرض CES 2018 في الولايات المتحدة ، دفعت TCL و Hisense وشركات أخرى نحو تقنية عرض النقاط الكمومية ، والتي ستعزز بالتأكيد المزيد من التطوير والنمو في عرض النقاط الكمومية. تشير التقديرات إلى أنه في عام 2025 ، يمكن أن تشغل شاشات النقاط الكمومية أكثر من 30٪ من السوق [17].

تركز هذه المراجعة على تطبيق النقاط الكمومية على تطبيقات التلألؤ الضوئي والتلألؤ الكهربائي في الإضاءة عالية الجودة وتقنيات العرض. لقد دخل تطوير النقاط الكمومية في مرحلة التطبيق التجاري من الإضاءة الأولية إلى اليوم&الإضاءة الخلفية عالية التدرج اللوني لعرض التدرج اللوني. في المرحلة التالية ، يمكن أن نتخيل أن التخفيض التدريجي في تكلفة النقاط الكمومية ، والتوليف واسع النطاق ، والجهود التي تبذلها الشركات المصنعة مثل QD Vision ، و Samsung ، و LG في اللمعان الكهربائي للنقاط الكمومية ، ستزيد من تعزيز كهرباء مساحة كبيرة من النقاط الكمومية. تسويق أجهزة الإنارة الكهربائية.

2. النقاط الكمومية الغروية

تشير النقاط الكمومية الغروية عادةً إلى بلورات بحجم النانو يتم تصنيعها ومعالجتها في محلول [18] ، والذي يمكن تشتيته بشكل موحد في المحلول. سطح النقاط الكمومية مغطى بطبقة من الروابط العضوية ، وترتبط الروابط بواسطة روابط التنسيق. على سطح النقطة الكمومية. النقاط الكمومية الأكثر شيوعًا هي الجسيمات النانوية شبه الموصلة المكونة من المجموعة II-VII (cdse ، cds ، Znse ، cds ، Pbs ، Pbse) ، المجموعة III-VI (InP ، InAs) أو المجموعة I-III-VII (cuIns2 ، AgIns2). من خلال الجمع بين العناصر والروابط المختلفة في التركيب ، يمكن الحصول على النقاط الكمومية ذات الأشكال والخصائص المختلفة [19 ، 20].

نظرًا لتأثير حجم الكم وتأثير الحبس الكمي ، عن طريق تعديل حجم النقاط الكمومية المعدة ببساطة ، يمكن للطيف أن يغطي جميع الأطوال الموجية من الأزرق إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة [21-23]. على سبيل المثال ، النقاط الكمومية لسيلينيد الكادميوم ، عندما يزداد حجم الجسيمات الاصطناعية من 2 نانومتر إلى 8 نانومتر ، تحت الضوء فوق البنفسجي ، يمكن أن يتحول لونها من الأزرق إلى الأحمر [24]. في الوقت الحاضر ، أثبتت النقاط الكمومية القائمة على الكادميوم أنها تتمتع بأداء ممتاز [25] ، ودخلت النقاط الكمومية المكونة من الكادميوم والزنك والسيلينيوم والكبريت وعناصر أخرى في مرحلة التطبيق. في نفس الوقت ، النقاط الكمومية الخالية من الكادميوم مثل InP [26] هي أيضًا في طور تقدم البحث. النقاط الكمومية من البيروفسكايت هي أيضًا نظام بحث شائع حاليًا ، لكن استقرار النقاط الكمومية للبيروفسكايت لا يزال يمثل مشكلة. تركز هذه المراجعة على النقاط الكمومية لأشباه الموصلات الغروية.

2.1. تطوير تخليق النقطة الكمومية

لعب تركيب النقاط الكمومية دورًا حاسمًا في تطوير النقاط الكمومية. يمكن الحصول على النقاط الكمومية المستقرة والموثوقة فقط لوضع الأساس للبحث والتطبيقات الصناعية. وفقًا لنظام تجميع النقاط الكمومية ، يتم تقسيمها إلى مرحلة مائية ونظام طور زيت ، لكن استقرار النقاط الكمومية المركبة في طور الماء ضعيف ، وعائد الكم منخفض ، وتوزيع الحجم واسع ، وهو سهل التكتل والترسيب ، وتم القضاء عليه تدريجياً [27]. في نظام الطور الزيتي ، والذي يتضمن عادةً في المذيب العضوي ذي درجة الغليان العالية عند درجة حرارة 120-360 درجة مئوية ، يتفاعل المادة الأولية لتشكيل نوى النقاط الكمومية وتوقف النمو عن طريق التبريد اللاحق [25 ، 28 ، 29]. في عام 2001 ، نجح Peng [29] وآخرون في إعداد النقاط الكمومية عالية الجودة cdse و cds و cdte باستخدام أكسيد الكادميوم ، الذي يتميز بسميته وتفاعلية منخفضة. ثم في عام 2002 ، تم اقتراح نظام المذيبات غير المنسق [30] ، وهو النظام الأكثر استخدامًا حاليًا. نظام الأوكتاديسين الواسع ، هذا المحلول منخفض الذوبان وعالي الغليان ، نجح في إعداد النقاط الكمومية للأقراص المدمجة في الغلاف الجوي Ar. لا يحتاج نظام التوليف هذا إلى التفاعل في بيئة لا مائية ، والتفاعل معتدل ، ومن السهل التحكم في جودة النواة البلورية ، وإمكانية تكرار التجربة جيدة ، وعملية التحضير مبسطة ، وتعرف بـ [ GG] مثل ؛ مسار التوليف الأخضر&مثل ؛. إنها الآن أكاديميًا وصناعيًا يتم تصنيعها جميعًا باستخدام هذه الطريقة.

في السنوات العشر الماضية ، تم أيضًا تحسين طريقة التفاعل الجزئي. يمكن استخدام هذه الطريقة لإنتاج بلورات نانوية على نطاق واسع ولها تحكم جيد في الخواص الفيزيائية والكيميائية. نظرًا للزيادة في إمكانية التحكم في المفاعل ، فإن تكامل المستشعرات التي يمكن تحليلها في الوقت الفعلي في كل خطوة عملية وتحسين الخوارزمية لزيادة المخرجات جعل هذا التحسين ممكنًا [31 ، 32]. تم تصنيع الغرويات البلورية النانوية بنجاح في المفاعلات الدقيقة ، مثل cdte و cdse و InP [33،34] وحتى cdse / Zns و Znse / Zns core / shell dots [35]. على الرغم من أن طريقة المفاعل الدقيق يمكن أن تحل محل توليف الدُفعات ، إلا أن هناك حاجة إلى تحسينات إضافية لتجميع البلورات النانوية بتركيبات وأشكال أكثر تعقيدًا وخصائص مضان يمكن التحكم فيها.