Полный

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 4836 (2023) Цитировать эту статью

3511 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В этой статье мы успешно изготовили слои преобразования цвета (CCL) для полноцветного микросветодиодного дисплея с использованием композита перовскитные квантовые точки (PQD)/силоксан путем лигандообменного PQD с силановым композитом с последующей активацией поверхности добавлением галогенида. анион, содержащий соль. Благодаря такой активации поверхности стало возможным построить поверхность ПКТ с силановым лигандом, используя неполярный органический растворитель, который не повреждает ПКТ. В результате ПКТ с силановым соединением, подвергнутым лиганд-обмену, продемонстрировали высокую диспергируемость в силоксановой матрице и превосходную атмосферную стабильность благодаря золь-гель-конденсации. Полноцветный микро-светодиодный дисплей, основанный на высокоустойчивых к окружающей среде композитах PQD/силоксан, имеет шаг пикселя 1 мм и разрешение около 25,4 пикселей на дюйм (PPI). Кроме того, благодаря небольшой толщине черной матрицы для предотвращения помех синего света была продемонстрирована возможность создания гибкого дисплея, который может работать без повреждений даже при радиусе изгиба 5 мм.

Квантовые точки (КТ) являются одним из материалов, привлекающих внимание в качестве кандидатов в слои преобразования цвета (CCL) микросветодиодов из-за их превосходных фотофизических характеристик, которые могут обеспечить большую цветовую гамму по сравнению с обычными флуоресцентными люминофорами1,2. Однако из-за поверхностных дефектов КТ, возникающих из-за присущего им большого отношения поверхности к объему, для сохранения уникальных оптических свойств КТ необходима толстая оболочка, что требует дополнительного сложного процесса синтеза. Перовскитные квантовые точки (ПКТ), которые проявляют дефектоустойчивые свойства по сравнению с обычными КТ3, могут иметь в этом отношении преимущество перед КТ. Другими словами, ПКТ могут обеспечить высокий квантовый выход фотолюминесценции (PLQY) и узкое излучение без оболочки, что обеспечивает легкий и простой синтез.

Таким образом, PQD можно считать более перспективными в качестве материала дисплея, который может проявлять стабильные и высокие характеристики люминесценции при низкой стоимости по сравнению с обычными QD на основе ковалентных связей4,5,6,7,8,9. По этой причине PQD в последнее время привлекает внимание как материал для CCL10,11,12. PQD CCL были реализованы с использованием различных методов, включая наиболее известные варианты, такие как центрифугирование13, струйная печать14,15 и вакуумная сушка16. Для достижения эффективных CCL энергия блока подсветки с короткой длиной волны, расположенного в нижней части CCL, должна поглощаться как можно больше для фотопреобразования без потерь. Поэтому необходимо использовать структуру, которая имеет достаточную толщину в микрометрах, что зачастую сложно сделать с помощью центрифугирования12.

В случае струйной печати или вакуумной сушки во время повторного процесса создания толстого слоя могут возникнуть межслоевые дефекты или проблемы с однородностью поверхности. Кроме того, поскольку известно, что PQD очень чувствителен к кислороду или влаге воздуха17, необходимо улучшить атмосферную стабильность за счет композита с полимером18,19 или инкапсуляции20. Однако проблема диспергируемости полимерной матрицы может повлиять на эффективность фотолюминесценции (ФЛ) ПКТ, когда они комбинируются с полимерами21,22. Более того, полярные органические растворители, используемые главным образом для диспергирования полимера, потенциально могут вызывать разложение ПКТ23,24.

В этой статье мы использовали технику сжатия для изготовления PQD CCL для Miro-LED, которые имеют достаточную толщину и могут легко создавать фотоструктуры. Прежде всего, отличная диспергируемость в силоксановой матрице была достигнута без повреждения ПКТ за счет применения метода активации поверхности ПКТ с использованием анионной соли и последующего размещения силанового лиганда. Кроме того, благодаря реакции золь-гель-конденсации PQD хорошо инкапсулировался в силоксановую матрицу, и стало возможным изготовить полноцветные CCL для микро-светодиодов с превосходной атмосферной стабильностью, которые сохраняют 80 % исходной эффективности ФЛ даже после 1 месяц. Поскольку этот метод можно применять к очень гибким подложкам печатных плат, мы смогли продемонстрировать гибкий полноцветный микросветодиод, который может без проблем работать даже при радиусе изгиба 5 мм.