胶体量子点令LED在红外光中更加耀眼

理想的半导体光电材料应当具备杰出的光升空性能，并且是有效地的电荷导体，才能对器件展开电荷流经。当符合这两个条件时，可以获得高效率的LED以及相似肖克利－奎伊瑟无限大（Shockley－Queisserlimit）的太阳能电池。到目前为止，最符合这些条件的材料是基于必须外延生长的三五族（III－V）半导体，价格昂贵且无法与CMOS电子器件单片构建。据麦姆斯咨询报导，来自巴塞罗那光电科学研究所ICFO的小组公布了一种由红外胶体量子点（CQD）构成的纳米填充系统。

这套系统能符合上述拒绝，同时成本低、不易与CMOS构建。CQD是尺寸小到几纳米的半导体颗粒或晶体，因此具备独有的光学和电子特性。CQD是极佳的吸收器和光发射器，特性随尺寸和形状而变化：较小的量子点在蓝光范围闪烁，而较小的量子点在红光范围闪烁。

论文第一作者SantanuPradhan博士向ICFO研究小组组组长、ICREA研究所教授GerasimosKonstantatos说明实验结果CQDLED的应用于促使了第三代溶液可处置的无机太阳能电池。这些纳米晶体在短波和中红外光学传感装置中具备普遍的应用于，还包括监控、夜视、环境监测和光谱学。

最近《大自然纳米技术》（NatureNanotechnology）杂志公开发表了这项研究，由ICFO的ICREA教授GerasimosKonstantatos领导，SantanuPadhan、FrancescoDiStasio、YuBi、ShuchiGupta、SotiriosChristodoulou和AlexandrosStavrinadis构成的小组研发了具备创意意义的红外CQDLED。在红外光范围内，外量子效率（EQE）为7．9％，功率切换效率为9．3％，打破了历史上任何一套此类装置的性能。这项工作的主要特点是利用超强晶体设计CQD填充结构，以超过前所未有较低的电子缺失密度。由于基于CQD表面的化学腐蚀无法解决问题PbS量子点（QD）的问题，过去仍然在为诱导CQD液体中的电子缺失而希望。

ICFO的研究人员采行了另一种方法，他们创立了能映射QD升空的矩阵，为CQD发射极获取远程电子钝化剂。此外，为了增进有效地的电荷汇聚到QD发射极，超过有效地的电子流经，对矩阵展开了精心设计。有了这套新型设备，研究人员建构的太阳能电池可在红外光范围内测试性能。他们找到这些纳米复合材料再次发生了有效地腐蚀，随着电子态密度的调制，太阳能电池获取的开路电压十分相似理论无限大。

太阳能电池获取的开路电压（VOC）的仅次于电压，单个QD配备平均0．4V，三个QD混合配备可减少到～0．7V，太阳能电池的能带可低至难以置信的～0．9eV。研究人员GerasimosKonstantatos说道：“这项研究最令人吃惊的找到是在点状表面产生的化学缺失导电QD材料系统可以构建极低的电子陷阱密度。使用腐蚀的方式协助LED构建了十分低的量子效率。另一个令人兴奋的结果是QD太阳能电池有可能超过如此低的VOC值，这要得益于极低的陷阱密度以及半导体薄膜态密度的创意工程方法。

”该研究的第一作者SantanuPradhan补足道，“下一步我们将集中于如何更进一步与其他手段协同利用这种减少电子态密度的方法，以便同时构建低VOC和电流的产生，从而构建太阳能电池器件记录功率切换效率的特性。”研究结果表明，纳米级QCD红外闪烁LED构建到太阳能电池可以明显提升LED在红外光谱范围内的性能效率。目前获得的成果修筑了一条通向尚待充分利用光谱的道路，并获取了难以置信的新应用于，例如用作食品检验、环境监测、生产过程监控的片上光谱仪以及用作生物医学或夜视领域的主动光学系统。

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