Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Фотография светодиода на основе КТ. На вставке ТЕМ изображение используемых КТ.
Спектры электролюминесценции светодиода на основе КТ. На вставке в квадратиках указаны значения уровня инжекции тока в данной рабочей точке.
Спектры электролюминесценции светодиодов на основе КТ с разными цветовыми температурами

Чем заменить РЗЭ?

Ключевые слова:  КТ, оптоэлектроника, РЗЭ, СИД

Опубликовал(а):  Уточникова Валентина Владимировна

26 апреля 2012

Можно уверенно сказать: белые светодиоды, вся отрасль их производства, зависит от редкоземельных элементов. Люминофоры, содержащие церий, европий и тербий, широко используются в качестве покрытий синих светодиодных чипов для создания широкополосных спектров люминесценции в видимой области спектра, обладая люминесценцией в желтом, зеленом и красном диапазоне длин волн. Синий свет, излучаемый чипом, поглощается люминофорами и переизлучается в более длинноволновой области. Сочетание этих цветов излучения приводит к образованию белого света, что делает светодиоды самым перспективным источником искусственного освещения.

Однако серьезные вопросы, касающиеся поставки редких земель, могут привести к катастрофическим последствиям для твердотельного освещения и подсветки. К счастью, существует потенциальная замена для редкоземельных люминофоров: люминесцентные квантовые точки (КТ), образованные из полупроводниковых нанокристаллов, синтезированных в растворе. Благодаря возможности их нанесения из раствора, стабильности, уникальным оптическим свойствам и простоте синтеза, КТ рассматриваются как потенциально привлекательные заменители люминофоров в белых светодиодов.

Наиболее перспективными оптическими свойствами КТ являются их относительно узкие полосы излучения (25-60 нм), которые позволяют добиться чистоты цвета, и возможность точной подстройки положения длины волны излучения (с точностью до нескольких нанометров) по всей видимой области спектра простым контролем размера нанокристаллов. Кроме того, широкие полосы поглощения КТ делают возможным оптическую накачку при введении их в систему с излучающими свет в коротковолновом диапазоне светодиодными чипами. Действительно, создание эффективных, высококачественных светодиодов на основе преобразования цвета на основе КТ выглядит перспективным, как уже показано при создании прототипов работающих устройств.

Хотя традиционные порошки редкоземельных люминофоров способны генерировать "теплый" белый свет с высоким индексом цветопередачи (CRI), одновременное достижение высокой светоотдачи оптического излучения (LER) остается проблемой. Обычные люминофоры на основе белых светодиодов пока демонстрируют только 274 лм/Вт. Получение высоких фотометрические характеристик при высоких CRI и низкой цветовой температуре (производство «теплого» белого спектра) требует тщательной разработки КТ. После тестирования более 200 миллионов образцов было установлено, что лишь около 0,001% из них могут одновременно достичь CRI> 90 и LER> 380 лм/Вт при цветовой температуре ниже 4000 К. Доказательство правильности этой концепции уже было продемонстрировано экспериментально, одновременно с демонстрацией стабильной работы устройства. При интеграции КТ типа ядро-оболочка (CdSe/ZnS) трех различных размеров (соответствующих зеленому, желтому и красному цвету) с излучающими синий свет светодиодами InGaN/GaN были достигнуты впечатляющие фотометрические характеристики: LER=357 лм/Вт, CRI=89 и цветовая температура 2982 K.

Таким образом, вопросы поставки редкоземельных элементов являются проблемой для светотехнической промышленности. Одним из способов борьбы с этой проблемой является разработка преобразователей цвета на основе квантовых точек. Хотя на сегодняшний момент уже показана их перспективность, остаются еще важные задачи, которые необходимо решать. Например, наиболее эффективные КТ содержат кадмий, что делает их непригодными для использования в экологически чистых устройствах.

Решаемы ли эти проблемы – ответ на этот вопрос мы узнаем, только проведя серьезные исследования.


Источник: AIP, OPTICS EXPRESS



Комментарии
Палии Наталия Алексеевна, 26 апреля 2012 16:03 
поставки редкоземельных элементов - могут быть и со дна Тихого океана


Хотя вопросов действительно остаётся много. Стабильность излучения при нагреве, например. Контроль размеров и дисперсности.

Ещё вопрос: какой остаточный уровень радиоактивности допускается для РЗЭ?

Кстати, редкоземов на самом деле очень много. Просто их добывать разучились.
Надеюсь, за мою научную карьеру РЗЭ ничем не заменят ;)
До окончания срока аспирантуры - наверняка не заменят, а если загадывать далее...работы по КТ ведутся полным ходом - см. Nature Nanotechnology -Red, green and blue lasing enabled by single-exciton gain in colloidal quantum dot films

Валентина Владимировна! Желаю успехов в научной работе и, конечно, побольше публиковать, не забывая про популярное, доступное для начинающих. Успехов!

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Детские каракули
Детские каракули

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.