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說起近期院線里備受關(guān)注的劇場(chǎng)版動(dòng)畫，第一個(gè)想到的當(dāng)然會(huì)是新海誠(chéng)導(dǎo)演的《你的名字?！?。除了劇情上戳中淚點(diǎn)無數(shù)以外，一貫的新海誠(chéng)式唯美畫風(fēng)，讓許多吃瓜群眾們也誠(chéng)實(shí)地掏出了包里的票錢。

對(duì)于這種劇情給力畫面感人的誠(chéng)意作品，大批迷妹迷弟們（比如說小編）肯定少不了觀影后回家再反復(fù)刷一刷。但如何才能對(duì)得起新海叔一手打造的絢爛且細(xì)膩的畫面，為自己還原影院的視覺感受，that is a question!

而近年，在電視界中出現(xiàn)了一個(gè)新概念——“量子點(diǎn)電視”，相較于傳統(tǒng)的液晶電視具有更窄的發(fā)射光峰寬度，使得顯像銳度大幅提高，促成更細(xì)膩的畫質(zhì)。而寬色域的特點(diǎn)也可以讓畫面的色彩能更加鮮艷飽滿。簡(jiǎn)單來講，即使在家，視覺享受也將不輸于影院，再一次“清晰”《你的名字?！芬膊辉僭捪?。

量子點(diǎn)電視顯像能力之所以MAX，其發(fā)光層中的一種名為“無機(jī)鈣鈦礦”的材料起到了決定性的作用。

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你的名字：無機(jī)鈣鈦礦

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2009年有機(jī)無機(jī)鈣鈦礦首次被報(bào)道應(yīng)用于太陽能領(lǐng)域以來，不斷挖掘出的優(yōu)異性能使得鈣鈦礦在諸多領(lǐng)域成為明星材料，如太陽能電池，電致發(fā)光器件，激光等等。然而，有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦中的有機(jī)組分容易與空氣中水氧反應(yīng)，存在穩(wěn)定性差等問題，極大阻礙了實(shí)際的器件應(yīng)用。相較而言，眾多研究表明無機(jī)鹵素鈣鈦礦（CsPbX3, X=Cl, Br, I）具有更高的熱穩(wěn)定性，同時(shí)具有高量子產(chǎn)率，窄發(fā)光波長(zhǎng)，優(yōu)異的電荷傳輸?shù)裙怆娦阅埽嗽絹碓蕉嘌芯空呔劢沟哪抗狻?p>

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2015年1月，瑞士的Maksym教授課題組首次報(bào)道了無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)CsPbX3，量子產(chǎn)率高達(dá)90%，發(fā)光顏色在整個(gè)可見光范圍內(nèi)可調(diào)，同時(shí)具有140% NTSC的寬色域，在發(fā)光領(lǐng)域表現(xiàn)出極大的潛力。2015年10月，中國(guó)南京理工大學(xué)曾海波課題組首次成功制備了由無機(jī)鈣鈦礦做發(fā)光層的紅綠藍(lán)三基色量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED），其中基于CsPbBr3的綠光QLED外量子效率最高，為0.12%，亮度為946cd/m2（Advanced Materials, 2015, 27, 7162）。隨后，國(guó)際上越來越多的課題組加入了對(duì)無機(jī)鈣鈦礦發(fā)光器件的研究，正在針對(duì)下一代柔性高清顯示的需求不斷探索提升器件性能的新思路。

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從傳統(tǒng)量子點(diǎn)發(fā)展歷程中，我們不難發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)的表面配體（例如配體種類，含量等）是影響量子點(diǎn)LED性能的主要因素。2016年，Sargent課題組通過表面工程，利用短鏈配體對(duì)CsPbX3量子點(diǎn)進(jìn)行配體交換，從而改善器件電注入效率，將CsPbBr3-QLED的外量子效率提高到了3%。然而，考慮到高度動(dòng)態(tài)的無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)表面以及復(fù)雜的配體體系，通過配體交換來提升LED器件性能依然任重而道遠(yuǎn)。

此外，實(shí)現(xiàn)高效鈣鈦礦QLED面臨的另一個(gè)重大挑戰(zhàn)之一是如何有效純化鈣鈦礦量子點(diǎn)。一方面，足量的表面配體提高量子點(diǎn)在溶劑中的分散性，防止顆粒團(tuán)聚，同時(shí)充分鈍化量子點(diǎn)表面，減少表面缺陷，保障量子點(diǎn)的高熒光量子產(chǎn)率以及溶液穩(wěn)定性；但另一方面，這些表面配體又會(huì)一定程度上阻礙所制得器件電荷注入，特別是過量的配體，將嚴(yán)重影響發(fā)光器件性能提升。在傳統(tǒng)的鎘基量子點(diǎn)LED中，配體純化已經(jīng)被普遍運(yùn)用，但是晶體的離子特性使得無機(jī)鈣鈦礦極易受到清洗溶劑的極性影響，難以進(jìn)行有效的量子點(diǎn)產(chǎn)物提純，更不用說進(jìn)行表面配體含量調(diào)控。

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如何同時(shí)實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)墨水高穩(wěn)定性、量子點(diǎn)膜高均勻性、高光致發(fā)光效率、有效電荷注入這四個(gè)QLED所需的要素是領(lǐng)域內(nèi)目前的關(guān)鍵問題。

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成果突破，打開新視界

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然而就在近日，該問題被南京理工大學(xué)納米光電材料研究所暨新型顯示材料與器件工信部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的曾海波團(tuán)隊(duì)攻破。在首創(chuàng)(“first”引自Nature Nanotech. 2015, 10, 1001)了全無機(jī)鈣鈦礦三基色發(fā)光二極管(Adv. Mater. 2015, 27, 7162)的基礎(chǔ)上，曾海波團(tuán)隊(duì)提出利用混合溶劑提純的方法調(diào)控量子點(diǎn)表面配體密度，實(shí)現(xiàn)了量子點(diǎn)墨水高穩(wěn)定性、量子點(diǎn)膜高均勻性、高光致發(fā)光效率、有效電荷注入等四個(gè)要素的共存，從而將QLED發(fā)光器件效率提高了50倍，再創(chuàng)了該體系電致發(fā)光的世界紀(jì)錄。

其所制得的量子點(diǎn)LED亮度達(dá)到了15185 cd/m2，外量子效率達(dá)到6.27 %，大大提升了基于無機(jī)鈣鈦礦發(fā)光器件的性能。該方法一定程度上解決了無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)提純難題，有助于推動(dòng)無機(jī)鈣鈦礦在實(shí)際發(fā)光器件中的應(yīng)用。

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*該研究成果以“50-fold EQE Improvement up to 6.27% of Solution-processed All-inorganic Perovskite CsPbBr3 QLED svia Surface Ligand Density Control”為題發(fā)表在《先進(jìn)材料》上（Advanced Materials 2016, 10.1002/adma.201603885）。

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研究過程中，課題組人員在參考了多種溶劑的極性并比較了前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，發(fā)現(xiàn)己烷和乙酸乙酯兩種溶劑混合后，能夠有效地進(jìn)行CsPbBr3量子點(diǎn)的提純，而且能反復(fù)利用這種混合溶劑進(jìn)行多次提純。前三次提純后量子點(diǎn)能保持較好性能不變（如量子點(diǎn)墨水穩(wěn)定性，熒光量子產(chǎn)量率>80%，薄膜均勻性及微觀結(jié)構(gòu)）。但重復(fù)純化次數(shù)過多后，量子點(diǎn)分散液出現(xiàn)明顯沉淀，顆粒聚集長(zhǎng)大，性能大大降低。考慮到器件應(yīng)用，研究人員對(duì)前三次的提純過程進(jìn)行了詳細(xì)研究。

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通過核磁共振譜（NMR），光電子能譜（XPS）及紅外光譜（FT-IR）多方面表征了不同量子點(diǎn)提純次數(shù)下表面配體的變化，計(jì)算了提純過程后相應(yīng)的表面配體密度，證明了量子點(diǎn)表面配體密度隨著提純次數(shù)增加不斷減少。接著，研究人員對(duì)被提純不同次數(shù)的CsPbBr3量子點(diǎn)進(jìn)行了光學(xué)和電學(xué)性能方面的表征。光學(xué)測(cè)試方面表明適當(dāng)?shù)奶峒兇螖?shù)未破壞該量子點(diǎn)發(fā)光性能，而電學(xué)性能測(cè)試證明經(jīng)多次混合溶劑提純很大程度上提高了器件的電荷注入能力。

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CsPbBr3量子點(diǎn)純化過程示意圖及前三次提純配體變化分析

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提純過程中CsPbBr3量子點(diǎn)墨水穩(wěn)定性，發(fā)光性能，旋涂的薄膜及相關(guān)微結(jié)構(gòu)演變

分析提純過程對(duì)CsPbBr3量子點(diǎn)熒光性能和器件電荷注入影響

分析器件空穴傳輸層變化和量子點(diǎn)混合溶劑處理對(duì)發(fā)光器件性能影響

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實(shí)驗(yàn)最后，通過電致發(fā)光系統(tǒng)對(duì)器件進(jìn)行光電測(cè)試，便確立了研究結(jié)果。本次試驗(yàn)中，濱松c9920系列電致發(fā)光系統(tǒng)測(cè)試擔(dān)任了這最終“測(cè)試員”的職責(zé)，成功助力了最高外量子效率達(dá)6.27%，發(fā)光亮度達(dá)15185cd/m2的CsPbBr3發(fā)光器件的誕生，有力地推動(dòng)了全無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)在照明與顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。

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c9920-11

角度旋轉(zhuǎn)光分布測(cè)試系統(tǒng)

c9920-12

外量子效率測(cè)試系統(tǒng)

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濱松電致發(fā)光c9920-11，c9920-12系統(tǒng)可搭配吉時(shí)力2400，實(shí)現(xiàn)OLED，LED及QLED等三明治夾層型器件的光電參數(shù)測(cè)試。具有探測(cè)范圍廣（發(fā)射光譜探測(cè)范圍 200nm-950nm）、測(cè)試方便的特點(diǎn)，并可同時(shí)測(cè)得器件發(fā)光朗伯體分布，I-V-L，EQE及發(fā)射光譜等光電參數(shù)及色度信息。

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[1] J.Li, L.Xu, T.Wang, J.Song, J.Chen, J. Xue, Y.Dong, B. Cai, Q. Shan, B.Han, H. Zeng．Anv. Mater，2016，DOI:10.1002/adma.201603885135：1839—1854

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