颠覆未来显示器的新技术——纳米棒LED技术
|
“纳米”作为材料黑科技，在半导体材料领域的热度持续提升。“纳米 LED”不仅横扫照明领域，又开始在显示领域掀起一波讨论度。今天，为大家解读纳米棒LED技术在显示领域的最新进展。 前言 美国伊利诺伊大学香滨分校与韩国电子与电信研究所、陶氏化学公司合作研究： 纳米棒LED新技术，并在《科学》上发表。该纳米棒LED将给显示技术带来革命性的改变。 该合作团队研究能发射和检测光的纳米棒，这些纳米棒可直接用于制造显示器的像素点，同时展示极具吸引力的潜在应用：手机不用摄像头就可直接捕捉画面，以及可自供电的显示器。 一、结构原理 这支国际团队采取混合使用三种不同类型的半导体来制作这些工程纳米棒。 纳米棒包含三种不同的半导体材料，第一种半导体在纳米棒的顶端，被用作发射和吸收可见光的量子点。 其他 二种半导体则被用以制作纳米棒的主体和外壳，主要功能是控制从量子点“流出”的电子和空穴。 构成纳米棒主体和外壳的半导体材料都具有不允许电子和空穴存在的禁带。当两个半导体与量子点接触后，纳米棒发射和检测光的效率都大大提高。 在发光模式下：纳米棒主体将电子有效传递给量子点，并阻止空穴的逆向流动。同时，外壳将空穴传递给量子点，并阻止电子的反方向流动。 在检测光模式下：在光子产生电子——空穴对之后，纳米棒主体捕捉电子，防止空穴逆流。同时，外壳半导体捕捉空穴，阻止电子反方向移动。 二、性能 1、作为LED时：纳米棒必须注入正电荷和负电荷到量子点，使之发光(由纳米棒主体传递电子，外壳传递空穴)。 2、作为检测光时：必须捕捉光子撞击量子点产生电子 ——空穴对，产生电流(由纳米棒主体捕捉电子，外壳半导体捕捉空穴)。 3、极高响应速率：当这样纳米棒作为显示器的像素点时，具有极高的响应速度，比现在显示器刷新的频率快三个数量级，因此这种显示器将不存在任何“卡顿感”。 三、成果与问题 1、能带结构：该研究团队设计的能带结构，不仅可以使发光效率成倍提高，并且可检测光。 2、技术突破：该团队攻克了将性能优异的技术真正投入日常应用的难题，并完善制造工艺，这一成果发表在《Nature Communication》上。 3、大规模纳米LED阵列：研究团队采用一种胶体，可以通过特定的溶液操作来制造大规模纳米LED阵列。另外，该纳米棒LED可以采用旋涂技术涂覆到任何基板上，其面积达到平方米级别，便于大面积应用。 4、问题：目前只成功实现了红色纳米棒LED，绿色和蓝色纳米棒LED正在开发中。另外，如何将R、G、B三种纳米棒LED有序排列在一起完成一个个完整的显示点，还需解决。 四、潜在应用 1、“光保真通信”：手机不需要摄像头就可捕捉画面，而手机之间则可以只通过屏幕发射并检测光来实现“光保真通信”(Light Fidelity 简称Li-Fi)。 2、自供电显示器：通过大面积纳米棒LED可检测到光，自动收集光能量变为电能，形成自供电的显示器。 3、柔性显示屏及大面积屏幕：由于采用旋涂技术，并可涂覆到任何基板上，可以实现大面积纳米棒LED阵列，将可应用到柔性显示屏和大面积屏幕。 小结 有关显示技术创新的报导不少，如石墨烯显示、纳米显示技术等。这里介绍的纳米棒LED技术，同时具有发光和检测光的特性，从而可实现“光保真通信”和自供电显示。如能产业化，将会颠覆显示器产业的市场。 |
