Projektbeschreibung
Quantenpunkte ermöglichen Flachbildschirmen eine strahlende Zukunft
Kolloidale Quantenpunkte haben gewöhnlicherweise einen Durchmesser von 2 bis 10 nm und werden in Dünnschichtgeräten wie Leuchtdioden (LED) eingesetzt. Sie haben tiefgreifende Implikationen für Flachbildschirme, da sie das Potenzial haben, die Effizienz und den Energieverbrauch zu verbessern und gleichzeitig für verbesserte Helligkeit und Farbsättigung zu sorgen. Obgleich sie bereits vor 40 Jahren zum ersten Mal in Erscheinung traten, haben kolloidale Quantenpunkte aufgrund ihrer geringen externen Quanteneffizienz bislang kaum Anwendungen in Anzeigegeräten der nächsten Generation gefunden. Das EU-finanzierte Projekt CQWLED wird diese begrenzte Effizienz dank LED überwinden, die auf hybriden Bleihalogenid-Perowskiten basieren. Deren unerreichten photophysikalischen Eigenschaften haben ein erhebliches Potenzial, hocheffiziente und langlebige LED-Technologien und Anzeigegeräte zu ermöglichen, die die ITU-R-Empfehlung BT.2020 erfüllen können, einen Meilenstein, den bislang kein Unternehmen erreichen konnte.
Ziel
The colloidal quantum dots (CQDs) are an emerging class of light-emitting compounds for solution-processed optoelectronics such as the light-emitting diodes (LEDs). Compared to the state-of-the-art compound semiconductors and organic light emitting diodes (OLED), the CQD-based LEDs possess extremely high color purity and low materials cost, representing the only feasible materials solution towards realization of the newly-defined Rec. 2020 standard for the next-generation displays. However, the theoretical upper limit of the device external quantum efficiency (EQE) is only ~20%, considerably lower than those in OLEDs and InGaN LEDs. The fundamental bottleneck is that it is not yet possible to control the emission directionality perpendicular to the substrate plane in the CQD superlattices, without compromising the photoluminescence quantum yield (PLQY). As a result, a lot of photons are wasted due to the total internal reflection (TIR) at the air/glass interface, as well as exciton quenching during interparticle energy transfer.
In order to overcome the efficiency limitation, my research group pioneers synthesis, physics, and LED device of layer-controlled colloidal quantum wells (CQWs) of organic-inorganic hybrid lead halide perovskites (OIHPs), the two-dimensional nanocrystals of OIHP in colloidal solution. Our results have suggested that the materials system might be the ultimate solution for the quantum-dot based LEDs. We found that the CQWs possess: (i) the aggregation-induced emission (AIE) characteristics, boosting the film PLQY up to 97%, and (ii) the emission directionality (ED) perpendicular to the substrate plane in their self-assembled superlattices. Based on the new photophysical properties that have never been found in any other CQD systems, in this proposal, we aim to optimally utilize the characteristics of the AIE and ED, in order to realize high-efficiency and long-lifetime LED technology that can fulfill 100% Rec. 2020 color gamut.
Wissenschaftliches Gebiet
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicsoptoelectronics
- engineering and technologymaterials engineeringcolors
- engineering and technologynanotechnologynano-materialsnanocrystals
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsphotons
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
8092 Zuerich
Schweiz