تولید نقاط کوانتومی برای ساخت نمایشگر و سیستم‌های روشنایی

به گزارش پایداری ملی به نقل از مهر، در سال‌های اخیر نقاط کوانتومی بر پایه کادمیوم و پروسکایتی پیشرفت قابل توجهی داشته‌اند، اما استفاده از Cd و Pb سمی بوده و کاربرد بیشتر آن‌ها را در صنعت محدود کرده است. مقررات محدودیت مواد خطرناک (RoHS) به وضوح استفاده از Cd و Pb را در محصولات الکترونیکی به ترتیب به کمتر از ۱۰۰ ppm و ۱۰۰۰ ppm را محدود می‌کند. بنابراین، توسعه سیستم‌های جدید مواد کوانتومی سازگار با محیط‌زیست از اهمیت زیادی برخوردار است.

در سال‌های اخیر، نقاط کوانتومی سازگار با محیط‌زیست از خانواده I-III-VI۲، مانند نقاط کوانتومی Ag-In-Ga-S (AIGS) توجه زیادی را به خود جلب کرده است. آن‌ها پتانسیل بالایی در زمینه نورپردازی و نمایشگر دارند. با توجه به ترکیب عناصر متنوع AIGS، آن‌ها معمولاً طیف انتشار گسترده‌ای را در محدوده مرئی نشان می‌دهند. در حال حاضر، محققان بیشتر بر روی محدود کردن طیف PL از طریق ساختارهای هسته-پوسته یا آلیاژسازی برای برآوردن نیازهای نمایشگرها تمرکز می‌کنند.

با این حال، مشخصه تابش دوگانه نقاط کوانتومی با طیف گسترده‌ای در کاربردهای نور سفید دارای مزایای زیادی است، که امکان تحقق ساخت دستگاه‌های ساطع‌کننده نور سفید تک ماده (WLEDs) را فراهم می‌کند. بهینه‌سازی طیف نشر AIGS QD و دستیابی به تنظیم طیفی دقیق برای مطالعه خواص لومینسانس AIGS و تحقق WLED‌های با کیفیت بالا بسیار مهم است.

در این راستا، پروفسور سونگ جیژونگ از دانشگاه ژنگژو اقدام به سنتز نقاط کوانتومی کرده که ویژگی‌های لازم برای استفاده در سیستم‌های روشنایی و نمایشگر را دارد. نتایج کار او در قالب مقاله‌ای در مجله Opto-Electronic Advances منتشر شده است.

در این کار، نقاط کوانتومی AIGS با روش تزریق حرارتی یک گلدانی سنتز شدند و اندازه کریستال با تنظیم دما کنترل شد.

در دمای پایین (۱۸۰ درجه سانتیگراد)، ذرات کوچکتر (با اندازه ۳٫۷ نانومتر) راحت‌تر تشکیل می‌شوند، در حالی که در دمای بالا (۲۵۰ درجه سانتیگراد)، کریستال‌ها تمایل به رشد دارند (با اندازه ۱۶٫۵ نانومتر). در دمای ۲۲۰ درجه سانتی‌گراد، نقاط کوانتومی AIGS با دو توزیع اندازه متفاوت (۱۷ نانومتر و ۳٫۷ نانومتر) به دست آمد که منجر به تفاوت زیادی در پیک انتشار اکسایتون آن‌ها شد. در نهایت، نقاط کوانتومی AIGS با انتشار دوگانه سبز-قرمز (۵۳۰ نانومتر تا ۶۳۰ نانومتر) به دست آمد.