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說起近期院線里備受關(guān)注的劇場版動畫，第一個想到的當(dāng)然會是新海誠導(dǎo)演的《你的名字。》。除了劇情上戳中淚點無數(shù)以外，一貫的新海誠式唯美畫風(fēng)，讓許多吃瓜群眾們也誠實地掏出了包里的票錢。

對于這種劇情給力畫面感人的誠意作品，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。但如何才能對得起新海叔一手打造的絢爛且細膩的畫面，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)了一個新概念——“量子點電視”，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，促成更細膩的畫質(zhì)。而寬色域的特點也可以讓畫面的色彩能更加鮮艷飽滿。簡單來講，即使在家，視覺享受也將不輸于影院，再一次“清晰”《你的名字。》也不再話下。

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

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你的名字：無機鈣鈦礦

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2009年有機無機鈣鈦礦首次被報道應(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，有機無機雜化鈣鈦礦中的有機組分容易與空氣中水氧反應(yīng)，存在穩(wěn)定性差等問題，極大阻礙了實際的器件應(yīng)用。相較而言，眾多研究表明無機鹵素鈣鈦礦（CsPbX3, X=Cl, Br, I）具有更高的熱穩(wěn)定性，同時具有高量子產(chǎn)率，窄發(fā)光波長，優(yōu)異的電荷傳輸?shù)裙怆娦阅?，吸引了越來越多研究者聚焦的目光?p>

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2015年1月，瑞士的Maksym教授課題組首次報道了無機鈣鈦礦量子點CsPbX3，量子產(chǎn)率高達90%，發(fā)光顏色在整個可見光范圍內(nèi)可調(diào)，同時具有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，中國南京理工大學(xué)曾海波課題組首次成功制備了由無機鈣鈦礦做發(fā)光層的紅綠藍三基色量子點發(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，國際上越來越多的課題組加入了對無機鈣鈦礦發(fā)光器件的研究，正在針對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)量子點發(fā)展歷程中，我們不難發(fā)現(xiàn)量子點的表面配體（例如配體種類，含量等）是影響量子點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CsPbX3量子點進行配體交換，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，考慮到高度動態(tài)的無機鈣鈦礦量子點表面以及復(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。

此外，實現(xiàn)高效鈣鈦礦QLED面臨的另一個重大挑戰(zhàn)之一是如何有效純化鈣鈦礦量子點。一方面，足量的表面配體提高量子點在溶劑中的分散性，防止顆粒團聚，同時充分鈍化量子點表面，減少表面缺陷，保障量子點的高熒光量子產(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LED中，配體純化已經(jīng)被普遍運用，但是晶體的離子特性使得無機鈣鈦礦極易受到清洗溶劑的極性影響，難以進行有效的量子點產(chǎn)物提純，更不用說進行表面配體含量調(diào)控。

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如何同時實現(xiàn)量子點墨水高穩(wěn)定性、量子點膜高均勻性、高光致發(fā)光效率、有效電荷注入這四個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實驗室的曾海波團隊攻破。在首創(chuàng)(“first”引自Nature Nanotech. 2015, 10, 1001)了全無機鈣鈦礦三基色發(fā)光二極管(Adv. Mater. 2015, 27, 7162)的基礎(chǔ)上，曾海波團隊提出利用混合溶劑提純的方法調(diào)控量子點表面配體密度，實現(xiàn)了量子點墨水高穩(wěn)定性、量子點膜高均勻性、高光致發(fā)光效率、有效電荷注入等四個要素的共存，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LED亮度達到了15185 cd/m2，外量子效率達到6.27 %，大大提升了基于無機鈣鈦礦發(fā)光器件的性能。該方法一定程度上解決了無機鈣鈦礦量子點提純難題，有助于推動無機鈣鈦礦在實際發(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驗結(jié)果后，發(fā)現(xiàn)己烷和乙酸乙酯兩種溶劑混合后，能夠有效地進行CsPbBr3量子點的提純，而且能反復(fù)利用這種混合溶劑進行多次提純。前三次提純后量子點能保持較好性能不變（如量子點墨水穩(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，量子點分散液出現(xiàn)明顯沉淀，顆粒聚集長大，性能大大降低?？紤]到器件應(yīng)用，研究人員對前三次的提純過程進行了詳細研究。

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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提純次數(shù)下表面配體的變化，計算了提純過程后相應(yīng)的表面配體密度，證明了量子點表面配體密度隨著提純次數(shù)增加不斷減少。接著，研究人員對被提純不同次數(shù)的CsPbBr3量子點進行了光學(xué)和電學(xué)性能方面的表征。光學(xué)測試方面表明適當(dāng)?shù)奶峒兇螖?shù)未破壞該量子點發(fā)光性能，而電學(xué)性能測試證明經(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CsPbBr3量子點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混合溶劑處理對發(fā)光器件性能影響

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實驗最后，通過電致發(fā)光系統(tǒng)對器件進行光電測試，便確立了研究結(jié)果。本次試驗中，濱松c9920系列電致發(fā)光系統(tǒng)測試擔(dān)任了這最終“測試員”的職責(zé)，成功助力了最高外量子效率達6.27%，發(fā)光亮度達15185cd/m2的CsPbBr3發(fā)光器件的誕生，有力地推動了全無機鈣鈦礦量子點在照明與顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。

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c9920-11

角度旋轉(zhuǎn)光分布測試系統(tǒng)

c9920-12

外量子效率測試系統(tǒng)

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濱松電致發(fā)光c9920-11，c9920-12系統(tǒng)可搭配吉時力2400，實現(xiàn)OLED，LED及QLED等三明治夾層型器件的光電參數(shù)測試。具有探測范圍廣（發(fā)射光譜探測范圍 200nm-950nm）、測試方便的特點，并可同時測得器件發(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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