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用稻殼“點(diǎn)亮”硅量子點(diǎn)LED燈 迎來更加廣闊的硅量子點(diǎn)道路！
2022年04月18日 11:53:21
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點(diǎn)擊量：4952
硅量子點(diǎn)給光電器件的發(fā)展帶來了新思路，并且由于其無毒、價格低廉和能與成熟的硅基光電子器件兼容等優(yōu)勢，硅量子點(diǎn)有望在未來的光電器件領(lǐng)域的革新中扮演重要角色！
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】稻殼對于農(nóng)村人來說并不陌生，在以往，稻殼通常都被當(dāng)做垃圾倒掉，十分污染環(huán)境，后來逐漸有人開始利用稻殼，將其用來作為盆栽的養(yǎng)料，或是用來加工飼料，像是拿來喂養(yǎng)雞鴨，又或是將稻殼加工成模板，在打碎的稻殼中加入巖鹽、礦物油等輔料，從而生成稻殼板這樣的一種新型復(fù)合材料。但是，將稻殼做成LED燈這樣意料不到的事，你有聽說過嗎？
硅作為一種十分重要的半導(dǎo)體材料，因其成熟的加工工藝、優(yōu)異的電學(xué)性能以及豐富的資源儲量，目前已經(jīng)成為了當(dāng)今的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。不過，硅的發(fā)光效率較低，這是因?yàn)楣枋情g接帶隙半導(dǎo)體，電子和空穴的復(fù)合需要聲子的參與，導(dǎo)致其輻射復(fù)合幾率極低，并且使得硅基光電集成缺少了核心光源，因此很難能夠?qū)崿F(xiàn)硅基激光器。
硅量子點(diǎn)通常存在于多孔硅中，多孔硅的發(fā)光主要就是源于硅量子點(diǎn)的發(fā)光，硅量子點(diǎn)能夠填補(bǔ)硅難以高效率發(fā)光的難題。并且，各種存在形態(tài)的硅量子點(diǎn)都具有比體硅材料更加優(yōu)異的發(fā)光性能。這種性能以及其光學(xué)性質(zhì)促使人們開始不斷思考硅量子點(diǎn)在光電器件領(lǐng)域中的應(yīng)用，以期能夠?qū)崿F(xiàn)光電器件性能的提升或是創(chuàng)新。近些年來，具有新穎光電性能的硅量子點(diǎn)在諸如發(fā)光器件、太陽電池和光探測器等光電器件中逐漸得到了應(yīng)用，并且獲得了一系列的研究發(fā)展。
目前，量子點(diǎn)作為平板電腦和大屏幕電視的發(fā)光體已開始進(jìn)入市場，并且被認(rèn)為是繼OLED后的下一代發(fā)光體。盡管硅量子點(diǎn)有著種種優(yōu)勢，但由于目前進(jìn)入市場的量子點(diǎn)顯示屏使用的是重金屬量子點(diǎn)，傳統(tǒng)的硅量子點(diǎn)通常涉及有毒物質(zhì)，如鎘、鉛或其他重金屬，所以全世界科學(xué)家都在探索無毒、無重金屬的發(fā)光體。
近日，日本科學(xué)家利用回收稻殼創(chuàng)造世界上首臺硅量子點(diǎn)LED燈。研究團(tuán)隊(duì)使用碾磨、熱處理和化學(xué)蝕刻相結(jié)合的方法來處理稻殼二氧化硅，他們將稻殼碾磨，并通過燃燒碾磨的稻殼中的有機(jī)化合物來提取二氧化硅粉末，隨后，他們將生成的二氧化硅粉末在電爐中加熱，通過還原反應(yīng)獲得硅粉，并且經(jīng)過化學(xué)蝕刻進(jìn)一步得到3納米的純化硅粉；最后他們對其表面進(jìn)行化學(xué)功能化處理，使其具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和在溶劑中的分散性，用3納米的納米晶顆粒制備了發(fā)光在橙紅色范圍內(nèi)的硅量子點(diǎn)，發(fā)光效率超過20%。
研究團(tuán)隊(duì)所開發(fā)的化學(xué)合成方法使他們能夠評估硅量子點(diǎn)LED的光學(xué)和光學(xué)性能，包括二氧化硅、硅粉和硅量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)、合成產(chǎn)量和性能。他們所研制出來的硅量子點(diǎn)LED燈，是以一種低成本、環(huán)保的方式將農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化為最先進(jìn)的發(fā)光二極管。他們讓硅量子點(diǎn)避開重金屬，并且輔以更高的工作溫度和穩(wěn)定性，使硅量子點(diǎn)成為了量子計(jì)算的有利候選之一，并且其無毒的特性，也意味著它十分適合醫(yī)療應(yīng)用。
近些年來，因硅量子點(diǎn)具有的特殊電子和光學(xué)性能，目前已經(jīng)在發(fā)光器件、太陽電池、光探測器等領(lǐng)域中均獲得了令人矚目的研究進(jìn)展。其中，硅量子點(diǎn)有機(jī)LED更是結(jié)合了硅量子點(diǎn)和有機(jī)物的光電性能優(yōu)勢，并且顯示出了良好的器件發(fā)光效率。硅量子點(diǎn)給光電器件的發(fā)展帶來了新思路，并且由于其無毒、價格低廉和能與成熟的硅基光電子器件兼容等優(yōu)勢，硅量子點(diǎn)有望在未來的光電器件領(lǐng)域的革新中扮演重要角色！
(資料參考來源：科技日報、知網(wǎng)、科幻網(wǎng))
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