显示器作为人机交互的载体，在信息显示技术的发展过程中始终扮演着重要角色。对于显示器而言，光源至关重要，据此可将显示行业发展历史分为三代。第一代是电子管显示，简称CRT（Cathode Ray Tube），用真空电子枪作光源，故有大、厚、重等缺点；第二代即为当前的液晶显示，简称LCD（Liquid Crystal Display），以氮化镓蓝光LED与稀土荧光粉为光源，使手机和电视机越来越薄；目前正面临着第二代显示向具有高清、柔性特征的第三代显示的转型期。然而想要实现柔性及高清显示的目标，传统的稀土荧光粉由于色域窄以及与柔性结构存在天然的矛盾等缺点已无法满足要求，而量子点因其色域广、发光峰窄（色彩纯净度高）、发光颜色可调且满足印刷等柔性加工的特点使得量子点LED（QLED）成为满足第三代显示需求的不二之选。在众多量子点中，镉基量子点的研究最广泛，发展最为成熟，然而其一般为核壳结构，制备工艺复杂，且面临环境问题的挑战，已被欧盟否决，因此发展无镉量子点是大势所趋，刻不容缓。 在众多无镉量子点中，全无机钙钛矿量子点荧光性质可通过其尺寸、形状、结构和掺杂来进行调节，具有稳定性高、成本低、光吸收系数高、载流子扩散长度大、光谱可调、用量少和发射光谱宽等优点。不仅如此，全无机钙钛矿量子点可制成荧光墨水，可进一步采用刮涂、Roll-to-Roll等产业化技术制备大面积薄膜，组装薄膜质量良好，在大批量生产方面有很大的潜能，能够大大降低成本。然而，制备工艺繁琐、材料稳定性差等缺陷使全无机钙钛矿量子点在光电子器件中的应用受到严重限制，传统的高温热注入法生产过程繁琐、成本高且产率低，无法推行工业大批量生产。目前，实现全无机钙钛矿量子点产业化遇到两个重要的瓶颈：（1）缺乏简单的工艺制备高质量的全无机钙钛矿量子点；（2）如何解决全无机钙钛矿量子点稳定性差的问题。针对以上问题，本团队采用简单、易操作的“室温析晶合成法”制备了高质量的全无机钙钛矿量子点，分散在有机溶剂中形成纳米墨水，可通过表面包裹SiO2核壳以提高稳定性，并进一步制成柔性薄膜以及应用于光电器件中。本产品实用性强，适用范围广，可大幅度降低目前商业化LED成本，并能够提高其发光质量，实现技术创新。本产品具体的研究内容及成果体现在以下几个方面：（1）高质量全无机钙钛矿量子点的制备：通过简单的“室温析晶合成法”制备大批量、稳定的全无机钙钛矿量子点，并进一步探索原料、掺杂剂、温度等反应条件对全无机钙钛矿铯铅卤量子点尺寸大小、结晶质量、表面缺陷态、发光特性的影响。我们所制备的量子点的荧光效率可达到70%以上，量子点直径为20nm左右。（2）核壳结构提升稳定性：在量子点表面原位反应生成SiO2核壳，形成SiO2/Cs4PbX6/CsPbX3核壳结构，对内层CsPbX3进行双重保护，使全无机钙钛矿量子点稳定性大幅度提高，与聚合物形成的发光膜具有高的热稳、湿稳和光稳定性。钙钛矿量子点的荧光寿命可达10ns，冷热循环10次后性能依旧基本保持不变，且发光膜在湿度50%、及紫外灯照射下能够保存2个月以上。（3）优化全无机钙钛矿QLED 器件设计，探索全无机钙钛矿铯铅卤量子点在背光显示这一领域的应用，以及实现红绿蓝三基色等多种颜色的光致、电致发光。（4）采用低成本的全溶液工艺构筑高性能白光LED，研究器件光致发光、量子效率、功率效率等光电性能参数对全无机钙钛矿量子点尺寸、掺杂、结晶质量的依赖关系，实现环境友好、低成本的高性能白光QLED。本产品致力于解决目前实现全无机钙钛矿量子点产业化遇到的两个重要瓶颈，并将加深对全无机钙钛矿量子点半导体特性的认识，推动新型、低成本LED显示的发展。
黄磊与江苏省生产力促进中心创新平台管理与服务处对接成功
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