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南方科技大學電子與電氣工程系副教授陳樹明課題組研究發(fā)現(xiàn)量子點發(fā)光二極管(QLED)上轉換電致發(fā)光(electroluminescence, EL)的物理機制。該團隊通過精確控制 QLED 工作的環(huán)境熱能以及理論分析指出,熱能輔助的熱電子發(fā)射是 QLED上轉換EL 的關鍵機制。相關研究以“Thermal assisted up-conversion electroluminescence in quantum dot light emitting diodes"為題發(fā)表在《自然-通訊》(Nature Communications)。
作為一個電光轉換器件,QLED把電子轉換為光子,根據能量守恒定律,注入電子的能量必須大于或等于發(fā)射光子的能量,即須滿足: (其中為驅動電壓,。因此QLED的啟亮電壓須滿足。然而,大部分QLED的啟亮電壓,如對于一個發(fā)射2.0 eV光子的紅光QLED,其啟亮電壓往往低至1.6 V。這個現(xiàn)象被稱為上轉換EL或亞帶隙啟亮(sub-bandgap turn on),其背后的物理機制尚存爭論。被研究者們廣泛討論的工作機理有:俄歇輔助能量上轉換、庫侖吸引力作用以及電場輔助的熱電子發(fā)射等。陳樹明課題組在現(xiàn)有報道的研究基礎之上,以全新的實驗論證和詳實的理論分析得出結論:QLED 中上轉換 EL 的主導機制為熱能輔助的熱電子發(fā)射。
↑ QLED 在溫度變化下的 EL 特性 ↑
↑ 進行變溫光電測試時使用果果儀器定制探針冷熱臺 ↑
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