量子點(diǎn)白光LEDs及其在智慧照明中的應(yīng)用

趙 越，高旭鵬，路 坡，白 雪，張鐵強(qiáng)，張 宇

(吉林大學(xué) 電子科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長春130012)

1 引 言

隨著現(xiàn)代照明產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，人工照明燈的總數(shù)量增長了6%，而且每年照明用電占總用電量的比例仍然很高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年，英國、美國和中國的照明用電分別占據(jù)其國內(nèi)能源消耗量的13%、20%、12～13%等，所以節(jié)約照明用電，制備節(jié)能、高效的照明光源至關(guān)重要[1]。此外，隨著人們對生活品質(zhì)的要求不斷提高，對照明領(lǐng)域也提出了新的需求。將現(xiàn)今的智能技術(shù)與照明結(jié)合，實(shí)現(xiàn)按需調(diào)整滿足特定環(huán)境下的照明質(zhì)量需求，使得LED不僅僅限于提供日常照明，還能應(yīng)用于通信、醫(yī)療、植物工廠[2]和太空站[3]等多個領(lǐng)域。此外，利用全光譜可調(diào)諧的WLED，也是未來健康照明的主要研究方向。

而現(xiàn)今普及的照明設(shè)備一般指的是廣譜燈(熒光燈，白熾燈、鹵素?zé)?、高壓鈉燈等)，而相對于傳統(tǒng)的照明燈來說，LED具有顯色指數(shù)(CRI)高、效率高、熒光壽命長、節(jié)能等優(yōu)勢[4-5]。第一個商業(yè)化的熒光粉轉(zhuǎn)換型LED(phosphor converted LED,pc-LED)是由藍(lán)光InGaN LED芯片激發(fā)黃色熒光粉材料Y3Al5O12∶Ce+3(YAG) 復(fù)合而成[6]。這種WLED制造工藝簡單，成本低，但缺少紅色光譜成分，光譜調(diào)節(jié)能力差，CRI通常在75～80之間，產(chǎn)生的白光質(zhì)量并不高，且藍(lán)光占比過大，過強(qiáng)的藍(lán)光輻射對人眼視網(wǎng)膜傷害大，容易導(dǎo)致視力下降，長時間的夜間照射甚至?xí)绊懭梭w內(nèi)激素的產(chǎn)生，使人體的晝夜節(jié)律紊亂[7-9]。而由于量子點(diǎn)的量子限域效應(yīng)，使其具有高的量子效率、寬吸收帶寬、窄發(fā)射帶寬和較強(qiáng)尺寸/組分依賴的光譜調(diào)節(jié)能力等優(yōu)良的光電性能，這些性質(zhì)使量子點(diǎn)在WLED智慧照明應(yīng)用中有很廣闊的應(yīng)用前景。

本文介紹了制備QD-WLED中常用的一些核殼量子點(diǎn)的種類及其光學(xué)特性。其次，分別列舉了QD-WLED的兩種制造方法，按照不同發(fā)光材料對器件的結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)的說明。最后，介紹了近年來QD-WLED在智慧照明方面的應(yīng)用，具體分析了在可見光通信、健康照明、植物照明及光動力療法等方面的工作進(jìn)展，并闡述了以上智慧照明應(yīng)用存在的問題以及對未來的展望。

2 量子點(diǎn)材料的介紹

1983年，貝爾實(shí)驗(yàn)室Brus[10]首次觀察到納米尺寸的CdS具有尺寸依賴的發(fā)光性質(zhì)。后來經(jīng)科研工作者的不斷研究，一般將粒徑小于10 nm的半導(dǎo)體納米晶稱為量子點(diǎn)。由于量子點(diǎn)很強(qiáng)的量子限域效應(yīng)[11]，即隨著尺寸的減小，其電子結(jié)構(gòu)由體材料準(zhǔn)連續(xù)能帶結(jié)構(gòu)變成類似原子的分立能級結(jié)構(gòu)。通過量子尺寸和組分的調(diào)節(jié)，精準(zhǔn)地調(diào)控量子點(diǎn)的發(fā)光顏色、量子效率、發(fā)射帶寬等性質(zhì)?，F(xiàn)在最常見的量子點(diǎn)材料有Ⅱ-Ⅵ族(CdSe[12]、CdS[13]、ZnSe[14]和ZnS[15]等)、Ⅲ-Ⅴ族(InP[16]等)、Ⅳ-Ⅵ族(PbSe[17]和PbS[18]等)或Ⅰ-Ⅲ-Ⅶ族[19](CuInS2和AgInS2等)。除此之外，近些年隨著科學(xué)家們對量子點(diǎn)材料的不斷研究，還誕生了一些新型材料，如碳點(diǎn)[20]、MoS2量子點(diǎn)[21-22]、鈣鈦礦量子點(diǎn)[23-24]等。圖1總結(jié)了常見的一些量子點(diǎn)的發(fā)射波長范圍。一般在油相量子點(diǎn)合成中常采用烷基金屬化合物或者烷基非金屬化合物作為前驅(qū)體，用三辛基氧化膦、十二胺或者呋喃等做配體。2001年，Peng等人[25]對傳統(tǒng)的方法進(jìn)行了改進(jìn)，利用毒性和活性較低的CdO代替了二甲基鎘形成配合物，成功制備了高質(zhì)量的CdSe、CdS、CdSe 量子點(diǎn)。

圖1 代表性量子點(diǎn)材料按其發(fā)射波長在光譜上的比例縮放圖示Fig.1 Representative QDs core materials scaled as a function of their emission wavelength superimposed over the spectrum

但是，由于量子點(diǎn)的表面存在大量缺陷，會吸引電荷發(fā)生非輻射復(fù)合，嚴(yán)重影響了量子效率。因此，在量子點(diǎn)表面包覆另一種無機(jī)半導(dǎo)體殼層形成核/殼結(jié)構(gòu)，成為解決這一問題的主要方法。自從Kortan等人[26]采用反膠術(shù)法制備了CdSe/ZnS 量子點(diǎn)，人們通過大量的嘗試實(shí)現(xiàn)了高效發(fā)光且穩(wěn)定性好的核殼量子點(diǎn)。在所有生長核殼量子點(diǎn)的方法中，Li等人[27]開發(fā)的連續(xù)離子層吸附反應(yīng)法(SILAR)是較為通用的方法，即通過交替注入陰陽離子前驅(qū)體的方式每次生長出一個離子單層。但由于SILAR通常耗時且復(fù)雜，科研工作者采用“一鍋法”制備量子點(diǎn)，并同樣具有高的量子效率[28]。此外，采用微波合成等輔助方法，核殼量子點(diǎn)也表現(xiàn)出優(yōu)異的發(fā)光性能和材料穩(wěn)定性。根據(jù)帶隙和核殼半導(dǎo)體電子能級的相對位置，有3種主要類型的涂層：單殼、多殼和漸變合金結(jié)構(gòu)。

對于單殼Ⅱ-Ⅵ族量子點(diǎn)，I型的CdSe/ZnS 量子點(diǎn)[29]和CdSe/ZnSe 量子點(diǎn)[30]是研究最多的核/殼量子點(diǎn)，而Ⅱ型結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)呈交錯的核/殼排列，其中電子和空穴的波函數(shù)位于不同的狀態(tài)。Bawendi等人[31]首先對這些量子點(diǎn)進(jìn)行研究，他們最初的研究重點(diǎn)是CdTe/CdSe量子點(diǎn)和CdSe/ZnTe量子點(diǎn)，然后擴(kuò)展到其他類型的量子點(diǎn)，例如CdS/ZnSe量子點(diǎn)[32]和ZnTe/CdTe量子點(diǎn)[33]。近年來，Ⅲ-Ⅵ族的InP/ZnS量子點(diǎn)[34]和I-Ⅲ-Ⅶ族CuInS2/ZnS 量子點(diǎn)[35]的研究也取得了一定的進(jìn)展。對于多殼量子點(diǎn)，Bae等人[36]首次發(fā)現(xiàn)CdSe0.5S0.5的界面合金層可以調(diào)節(jié)晶格失配并降低量子點(diǎn)的晶格應(yīng)力。在多殼量子點(diǎn)中，最常見的類型是ZnS外殼包覆多殼量子點(diǎn)，例如CdSe/ZnSe/ZnS量子點(diǎn)[37]、CdSe/CdS/ZnS量子點(diǎn)[38]、CdSe/CdS/ZnS/CdS/ZnS 量子點(diǎn)[39]和CdTe/CdSe/CdS/ ZnS量子點(diǎn)[40]，此外，該多殼結(jié)構(gòu)還被成功應(yīng)用于合成綠色環(huán)保的InP/ZnSe/ZnS 量子點(diǎn)[41]和CuInS2-ZnS/ZnSe/ZnS量子點(diǎn)[42]中。對于漸變合金量子點(diǎn)，一般是通過在高溫條件下，對核殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行退火或使用一鍋法合成來實(shí)現(xiàn)各種量子點(diǎn)的合金化，例如CdSeTe 量子點(diǎn)[43]、CdSeS 量子點(diǎn)[44]、ZnCdSe量子點(diǎn)[45]、ZnCdS量子點(diǎn)[46]、ZnCdSeS 量子點(diǎn)[28]和CdSe//ZnS量子點(diǎn)(“//”是指合金)[47]?，F(xiàn)在，已經(jīng)有報(bào)道量子效率接近100%的量子點(diǎn)，這也證明已開發(fā)的合成方法和以上的核殼技術(shù)是十分有效的[48]。

3 QD-WLED器件

QD-WLED主要分為兩類：一類是量子點(diǎn)作為下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，受到紫外光或藍(lán)光芯片激發(fā)后發(fā)白光的LED；另一類是量子點(diǎn)電致發(fā)光WLED。以下對兩種類型的QD-WLED進(jìn)行詳細(xì)描述。

3.1 基于量子點(diǎn)光致發(fā)光的WLED

根據(jù)下轉(zhuǎn)換材料的不同，量子點(diǎn)光致發(fā)光的WLED可以大致分為如下3類：

3.1.1 基于熒光粉和量子點(diǎn)組合的WLED

第一個商業(yè)化的WLED是用藍(lán)色的InGaN LED激發(fā)YAG熒光粉，該WELD的制造工藝簡單，成本低，由于缺少紅光成分，CRI一般在80以下。為解決該問題，制作WLED的常用方法是藍(lán)色LED激發(fā)綠光、紅光的熒光粉。但紅光熒光粉的發(fā)射光譜一般向深紅色波長擴(kuò)展，在深紅色區(qū)域人眼的視覺反應(yīng)較弱，導(dǎo)致輻射發(fā)光效率(LER)低，而對于高質(zhì)量的暖白光(同時具有高CRI和高LER)制備是很不利的。因此高量子效率和窄發(fā)射帶寬的紅光量子點(diǎn)被認(rèn)為是可能的紅色分量。Jang等人[49]結(jié)合摻有Pr3+的綠色Sr3SiO5∶Ce3+,Li+熒光粉和紅光CdSe量子點(diǎn)，由藍(lán)光LED激發(fā)，制成WLED的CRI高至90，而流明效率只有14 lm/W，這主要與CdSe量子點(diǎn)的量子效率較低有關(guān)。2010年，Shen等人[50]將YAG,Gd熒光粉和CdSe/ZnS量子點(diǎn)混合，并用InGaN 藍(lán)光LED激發(fā)，得到最優(yōu)性能的WLED，如圖2(a)，2(b)所示，CRI為90，CIE坐標(biāo)為(0.3283,0.3156)，發(fā)光效率為80 lm/W，符合商業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。Verma 等人[51]用藍(lán)光LED激發(fā)BaMgAl10O17∶Mn2+綠光熒光粉和紅光的CdSe/ZnS 量子點(diǎn)，該WLED 的流明效率達(dá)到98 lm/W，且與NTSC色彩空間相比，色彩再現(xiàn)性高達(dá)138%。除了基于CdSe的量子點(diǎn)，Kim等人[52]合成了量子效率為85%的InP/GaP/ZnS 量子點(diǎn)，與YAG∶Ce熒光粉混合制備WLED，其流明效率達(dá)到了54.7 lm/W，CRI為81，色溫(CCT)為7 864 K，CIE坐標(biāo)為(0.30,0.28)。

圖2 (a)基于InGaN的YAG的WLED以及基于InGaN的YAG和CdSe/ZnS 量子點(diǎn)的混合物的WLED發(fā)射光譜；(b)在正向偏置電流為20 mA時，WLED的坐標(biāo)結(jié)合了InGaN芯片(460 nm)和 (Y2.14Ce0.06Gd0.8)Al5O12和CdSe/ZnS 量子點(diǎn)結(jié)合的WLED在CIE 1931色度圖中的坐標(biāo)，插圖顯示了CRI與量子點(diǎn)和YAG，Gd熒光粉的比例[50]。Fig.2 (a) Emission spectra of InGaN-based YAG white LEDs and InGaN-based blends of YAG and CdSe/ZnS QDs white LED；(b) Coordinates of the white LED combining InGaN chip (460nm) with the blends of (Y2.14Ce0.06Gd0.8) Al5O12 and CdSe/ZnS QDs under the forward-bias current of 20 mA in the CIE 1931 chromaticity diagram.Inset shows CRI versus the ratio of the QDs and the YAG,Gd phosphor[50] ?2011 IEEE.

對于基于CdSe和InP的WLED，由于斯托克斯位移小，發(fā)光器件存在自淬滅現(xiàn)象和再吸收現(xiàn)象，從而降低能量轉(zhuǎn)換效率?？梢圆捎盟雇锌怂刮灰戚^大的量子點(diǎn)、如CuInS2(CIS) 量子點(diǎn)，ZnCuInS(ZCIS) 核殼量子點(diǎn)，或者引入過渡金屬離子摻雜量子點(diǎn)。Sun等人[53]把摻雜Cu的CuS∶CIS/ZnS量子點(diǎn)作為光轉(zhuǎn)換材料，與YAG∶Ce熒光粉結(jié)合，用藍(lán)色LED激發(fā)，其CRI為90，在正向偏置電流從10 mA增加到200 mA的情況下，CIE坐標(biāo)在(0.344 9,0.328 2)附近幾乎沒有變化。2015年，Xuan等人[54]利用CuS∶CIS/ZnS量子點(diǎn)，摻雜Cu的CdS/ZnS紅光量子點(diǎn)，LuAg∶Ce綠光熒光粉，YAG黃色熒光粉和藍(lán)色LED組合而成的WLED，其CRI 為90，流明效率為45 ml/W,正向偏置電流40 mA下的CCT為6591K，在不同的電流下，這些WLED的CIE坐標(biāo)幾乎沒變，為(0.315 5,0.304 1)。

3.1.2 基于全量子點(diǎn)的WLED

黃綠色熒光粉與紅光量子點(diǎn)結(jié)合的WLED性能已經(jīng)滿足了商業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，但是由于傳統(tǒng)熒光粉的大顆粒尺寸(微米級)，產(chǎn)生的散射、反射和折射問題會改變發(fā)射光的質(zhì)量并導(dǎo)致流明效率較低。而且熒光粉存在合成過程復(fù)雜、難以控制顆粒大小、在聚合物基質(zhì)中的分散性和均勻膜沉積等問題。相比于熒光粉，納米級尺寸的量子點(diǎn)易分散于環(huán)氧樹脂或硅樹脂中，并且很容易沉積均勻膜，還能降低散射、反射和折射效果，更適合應(yīng)用于WLED中。為了提高器件的流明效率，通常采用具有高量子效率的核殼量子點(diǎn)，如CdSe/ZnS或CdSe/CdS。然而，這類核殼結(jié)構(gòu)界面處的應(yīng)變效應(yīng)可能會降低量子點(diǎn)對水和氧氣的抵抗力，從而降低其在環(huán)境中持續(xù)工作的穩(wěn)定性。現(xiàn)已優(yōu)化了核殼量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，來改善光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高量子效率。設(shè)計(jì)漸變的核殼結(jié)構(gòu)CdSe/CdS/ZnS量子點(diǎn)[55]、CdTe/CdSe/CdS/ZnS量子點(diǎn)[43]以及合金量子點(diǎn) (ZnCdSe[40]，CdZnSeS[56]，CdZnS/ZnS[57])。2010年，Jang等人[39]合成了多殼結(jié)構(gòu)綠色CdSe/ZnS/CdSZnS 量子點(diǎn)、紅色CdSe/CdS/ZnS/CdSZnS量子點(diǎn)，量子效率達(dá)到70%～90%，將其與藍(lán)色LED結(jié)合構(gòu)成WLED，流明效率為41 lm/W，與NTSC 色彩空間相比，色彩再現(xiàn)性達(dá)100%。這些WLED已經(jīng)成功集成到1 168.4 mm(46 in)的LCD電視面板中，顯示了良好的色域。2018年，Sedra等人[58]采用直接將液態(tài)的紅光CdSe/CdS/ZnS量子點(diǎn)和綠光CdSe//ZnS/CdSZnS量子點(diǎn)集成到藍(lán)色LED上，如圖3(a)～3(g)，顯示了液態(tài)WLED制作全過程，這種方式抑制了液態(tài)材料與固態(tài)基質(zhì)結(jié)合時導(dǎo)致的量子效率降低，制備了流明效率高達(dá)200 lm/W的WLED。

圖3 (a) 聚合物鏡片；(b) 藍(lán)色LED指示燈熄滅；(c) 制作過程示意圖(將透鏡鏡片放在芯片頂部，并通過可紫外線固化的聚合物在365 nm的紫外線照射下粘附)；(d)白光LED在環(huán)境光下的照片；(e) 白光LED點(diǎn)亮?xí)r的照片；(f) 白光LED的光譜(插圖：黑色虛線三角形顯示CIE 1931顏色坐標(biāo)中的色域)；(g) 白光LED被用作177.8 mm(7 in)液晶電視的背光[58]。Fig.3 (a) Polydimethylsiloxane (PDMS) polymeric lens；(b) Blue LED die on the board；(c) Schematic of the fabrication process (The PDMS lens was placed on top of the chip and adhered via UV curable polymer with 365 nm UV irradiation.Afterward,red- and green-emitting QDs were injected into the lens)；(d) Photograph of liquid QD-LED under ambient light;(e) Photograph of liquid QD-LED when it was turned on;(f) Spectrum of the white liquid QD-LED.(Inset:the black dashed triangle shows the color gamut in CIE 1931 color coordinates);(g) Photograph taken from a display illuminated by two white liquid QD-LEDs that were used as backlights in a 177.8 mm(7 in) LCD TV[58] ? 2018 Optical Society of America.

此外，InP 核殼量子點(diǎn)是CdSe 量子點(diǎn)的替代材料，發(fā)射波長能覆蓋整個可見光范圍，并已在所有QD-WLED中使用。發(fā)光為紅色、黃色、藍(lán)色和綠色的InP/ZnS 量子點(diǎn)混合涂在藍(lán)色LED，形成WLED，其CRI為89[59]。近來，Kumar等人[60]將發(fā)射紅光、綠光的InP/ZnS液體量子點(diǎn)注入到藍(lán)色LED芯片上，得到CRI為80的WLED，該LED在平板顯示器中具有均勻的白光分布，以及84.7%的NTSC色彩空間的色彩再現(xiàn)性。對于基于CIS 的QD-WLED，由于其在光譜的黃綠色部分具有較寬的發(fā)射帶寬，僅使用一種CIS量子點(diǎn)，即具有良好的顏色再現(xiàn)能力。Yuan等人[61]報(bào)道了通過將銅摻雜的紅色和綠色ZnInS/ZnS量子點(diǎn)集成在藍(lán)色LED上形成的高效WLED，CRI高達(dá)96，流明效率為70～78 lm/W，CCT為3 800～5 760 K。

對于以上討論的設(shè)備，通常是將量子點(diǎn)與硅樹脂或環(huán)氧樹脂直接物理混合，然后進(jìn)行熱固化。但硅樹脂和環(huán)氧樹脂與量子點(diǎn)疏水表面間的不相容性可能會使量子點(diǎn)結(jié)塊，導(dǎo)致量子點(diǎn)間產(chǎn)生較大的能量轉(zhuǎn)移和散射問題，流明效率降低，且長鏈碳配體阻礙了樹脂的完全聚合，導(dǎo)致熱固化并降低穩(wěn)定性。為減少此類問題，另一種常用的方法是用光學(xué)透明的阻隔材料(如二氧化硅)保護(hù)量子點(diǎn)，形成量子點(diǎn)-二氧化硅復(fù)合物。Zhou等人[62]將紅光CdSe/ZnS量子點(diǎn)引入二氧化硅微球中，防止聚集氧氣和水引起的光降解以及量子點(diǎn)與封裝基質(zhì)間的不相容性。將這些發(fā)光微球與YAG∶Ce熒光粉集成在一起使WLED的CIE從100 mA下的(0.340 2，0.340 5)變?yōu)?00 mA下的(0.333 9,0.333 5)，在變化的電流下，仍可表現(xiàn)出高質(zhì)量的白光和高穩(wěn)定性。該QD-WLED在10 mA時，流明效率高達(dá)142.5 lm/W，CCT在相同的變化條件下從5 171 K增至5 430 K，顯示出良好的穩(wěn)定性。Zeng等人[63]使用十二烷硫醇和油酸作為穩(wěn)定配體制備摻雜Cu的Zn-In-S(CZIS)合金量子點(diǎn)，包覆ZnS殼層后，使用反膠束微乳液法，將多色的CZIS/ZnS量子點(diǎn)嵌入SiO2球中，改變綠光和紅光的重量比和濃度，LED顯示CCT在2 731～6 732 K范圍內(nèi)可人為地調(diào)節(jié)，該LED有希望應(yīng)用于固態(tài)照明中顏色轉(zhuǎn)化層材料。

3.1.3 雙色和白色量子點(diǎn)為轉(zhuǎn)換材料的WLED

在前面的部分中，本文考慮了基于單色的發(fā)光材料(如黃光熒光粉或紅光、綠光量子點(diǎn))沉積在藍(lán)色LED芯片上組合產(chǎn)生白光的方法。但是，量子點(diǎn)的濃度或者膜厚度的微小變化都會改變器件的性能，如CIE和CCT。此外，不同顏色的量子點(diǎn)混合在一起，這些量子點(diǎn)的不同降解速率可能會隨時間改變發(fā)射光譜，導(dǎo)致WLED的性能下降。為避免此類問題，現(xiàn)已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種發(fā)多色光的量子點(diǎn)，將其分為發(fā)雙色和白光的量子點(diǎn)，均已在WLED中使用。將藍(lán)色LED與紅色和綠色雙發(fā)射摻雜Cu的InP/ZnS/InP/ZnS 量子點(diǎn)組合，產(chǎn)生高質(zhì)量(CRI為91)的白光[64]。將具有綠色和橙色發(fā)射光的Mn摻雜的雙色CIS/ZnS量子點(diǎn)集成在藍(lán)色LED上，實(shí)現(xiàn)顯色指數(shù)為83，流明效率為61 lm/W的WLED[65]。迄今為止，已經(jīng)報(bào)道幾種發(fā)白光的納米晶體，例如ZnxCd1-xSe(S) 合金量子點(diǎn)[66]、CdSe/ZnS/CdSe/ZnS 量子點(diǎn)[66]等，他們寬的發(fā)射范圍主要來自帶邊發(fā)射和表面陷阱態(tài)發(fā)射的共同作用。過渡金屬離子摻雜的量子點(diǎn)也可產(chǎn)生白光，包括Mn2+摻雜的ZnSe 量子點(diǎn)[67]，通常將量子點(diǎn)的表面發(fā)射和Mn2+的摻雜劑發(fā)射結(jié)合。但是，所有類型的量子點(diǎn)的表面態(tài)發(fā)射都很難按需控制。

3.2 基于量子點(diǎn)電致發(fā)光的WLED

上述激發(fā)光源為藍(lán)色光或紫外光LED，屬于點(diǎn)光源，當(dāng)需要在漫射源上集成時，泵浦LED光源需要復(fù)雜且昂貴的技術(shù)處理，相比之下，量子點(diǎn)電致發(fā)光WLED可直接將電流載流子注入發(fā)光層中，充分利用了量子點(diǎn)的溶液可加工性特點(diǎn)，是下一代大面積、寬色域、超薄和柔性顯示應(yīng)用的有力候選者[68]。通常，電致WLED的結(jié)構(gòu)可分為如下3種：

3.2.1 混合量子點(diǎn)單個發(fā)光層WLED

在開發(fā)早期階段，藍(lán)光量子點(diǎn)的性能較差，為了獲得有效的白光發(fā)射，經(jīng)常使用藍(lán)色有機(jī)發(fā)光材料代替藍(lán)光量子點(diǎn)，例如紅光和綠光量子點(diǎn)與藍(lán)光有機(jī)發(fā)射器混合，產(chǎn)生的白光發(fā)射是有機(jī)材料和量子點(diǎn)的互補(bǔ)發(fā)射組合。Park等人[69]將發(fā)射藍(lán)光的聚合物和紅光綠光的CdSe量子點(diǎn)混合，作為WLED的發(fā)光層。該WLED在CIE坐標(biāo)為(0.33,0.33)附近獲得白光。但由于有機(jī)材料的快速降解，容易造成WLED的老化。2006年，Gigli等人[70]將紅/綠/藍(lán)光的CdSe/ZnS QDs與CBP(4,4’,N,N’-二苯基咔唑)混合，獲得平衡的白光發(fā)射，第一次成功實(shí)現(xiàn)了發(fā)光完全來自量子點(diǎn)的WLED，但由于量子點(diǎn)的低量子效率和低效率的電荷注入，WLED的CRI較低，電流效率只有1.8 cd/A，不符合工業(yè)應(yīng)用的要求。為解決該問題，Lee等人[71]研制了倒置結(jié)構(gòu)WLED，發(fā)光層由藍(lán)/青/黃/紅四色量子點(diǎn)組成，光譜能完全覆蓋可見光區(qū)域，CRI高達(dá)92，顯色明顯高于三色的WLED(CRI=69)。2014年后，隨著材料合成、器件合成和制造工藝的發(fā)展，電致發(fā)光WLED性能迅速提高。2015年，Yang等人[72]實(shí)現(xiàn)了全溶液處理的WLED，如圖4(a)，(b)的器件結(jié)構(gòu)，其外部量子效率達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的10.9%。然而，量子點(diǎn)間的F?rster共振能量轉(zhuǎn)移會造成能量損失，且混合量子點(diǎn)單一發(fā)光層的WLED顏色穩(wěn)定性較低，但這可以考慮使用多個發(fā)光層或串聯(lián)結(jié)構(gòu)在空間上分隔量子點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。近年來，Kwak等人[73]分別采用無鎘的紅光InZnP/ZnSe/ZnS量子點(diǎn)、黃光和綠光的InZnP/ZnSeS 量子點(diǎn)與藍(lán)光、青光和紫光的CdZnS/ZnS量子點(diǎn)混合，在單個發(fā)光層中制作WLED，顯色指數(shù)高達(dá)96～98，色彩質(zhì)量等級為95～97。

3.2.2 多個發(fā)光層的QD-WLED

通過逐層沉積量子點(diǎn)，多層QD-WLED明顯減少了不同顏色量子點(diǎn)的直接接觸。由于三色量子點(diǎn)溶劑不是正交的，當(dāng)使用傳統(tǒng)的旋涂方法時，下面的量子點(diǎn)的溶劑會嚴(yán)重破壞下面的量子點(diǎn)層。因此，使用均勻且高質(zhì)量的分層全色量子點(diǎn)薄膜是制作高效QD-WLED的重要關(guān)注點(diǎn)。2018年，Yang等人[74]使用全溶液處理的常規(guī)結(jié)構(gòu)，如圖4(c)，4(d)，即紅/綠/藍(lán)QD-WLED，將超薄ZnO納米顆粒緩沖層摻入到不同顏色的量子點(diǎn)，電流效率達(dá)到15.9 cd/A。但當(dāng)驅(qū)動電壓改變時，WLED的發(fā)光性能不穩(wěn)定。近年來，Chen等人[75]采用黃/藍(lán)量子點(diǎn)雙層發(fā)光層，也采用相同的ZnO納米顆粒作為緩沖層。此外，采用摻雜Mg的ZnO促進(jìn)器件的電荷平衡，將電流效率提高至24.6 cd/A。

圖4 (a) 器件結(jié)構(gòu)；(b) 紅綠藍(lán)量子點(diǎn)混合的WLED截面TEM顯微圖片[72]；(c) 藍(lán)紅綠多層QD-WLED的器件結(jié)構(gòu)；(d) 5，7，9 V電壓下WLED的發(fā)射光譜和發(fā)光照片[74]；(e) 紅綠藍(lán)QD-WLED的串聯(lián)器件結(jié)構(gòu)；(f) 紅綠藍(lán)串聯(lián)結(jié)構(gòu)QD-WLED的能級圖[78]；(g) ZnCuInS/ZnS量子點(diǎn)和聚-TPD構(gòu)成的WLED的器件結(jié)構(gòu)；(h)不同電壓下WLED的CIE圖(內(nèi)部為ZnCuInS/ZnS量子點(diǎn)的高倍TEM圖)[79]。Fig.4 (a) Device structure；(b) Cross-sectional TEM micrograph of all-solution-processed,multilayered full-color QLED[72]?2015 American Chemical Society；(c) Device structure of the B/G/R-quantum dot-layered WLEDs；(d) Voltage-dependent EL spectrum and representative EL images obtained at 5,7 V and 9 V of B/G/R layer-stacked multilayered QD-WLED[74]；(e) Device structure；(f) Energy level diagram of the R/G/B-quantum dot tandem WLED[78]?2018 Wiley-VCH Verlag GmbH &Co.KGaA,Weinheim；(g) Structure of the ZnCuInS/ZnS quantum dot /poly-TPD bilayer；(h) CIE chromaticity diagram of LEDs of 2 ML-thick QD layer and 45 nm poly-TPD for different bias voltages (the insets show LED High-resolution TEM image of ZnCuInS/ZnS QDs)[79]?2011 American Chemical Society.

3.2.3 串聯(lián)結(jié)構(gòu)的QD-WLED

除了基于CdSe量子點(diǎn)的WLED外，隨著PLQY的改善，低毒量子點(diǎn)材料也引起了越來越多的關(guān)注。2011年，Zhang等人[79]將CRI為92的紅光ZnCuInS/ZnS量子點(diǎn)與藍(lán)綠光的4-丁基苯基亞氨基(TPD)聚合物結(jié)合，利用如圖4(g) 的器件結(jié)構(gòu)制備了WLED。此外，還有基于InP 量子點(diǎn)的WLED[78]、基于CuIn(Ga)S 量子點(diǎn)的WLED[80]，但是這些設(shè)備的各項(xiàng)性能仍不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。

4 量子點(diǎn)智慧照明應(yīng)用

4.1 可見光通信

可見光通信(VLC)是利用光源發(fā)出肉眼看不到的高速明暗閃爍信號來傳輸信息，從而實(shí)現(xiàn)“有光可上網(wǎng)”的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，可同時進(jìn)行照明和數(shù)據(jù)通信的智慧照明。VLC具有傳輸效率高、無電磁輻射、安全性高、成本低、抗干擾能力強(qiáng)、可有效避免無線電磁泄露等優(yōu)點(diǎn)，在無線通信領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景[83]。

目前，用于可見光通信技術(shù)的光源主要是YAG熒光粉白光LED，但是，由于YAG熒光粉的熒光輻射壽命較長，導(dǎo)致其白光器件的調(diào)制帶寬只有約2.5 MHz，這嚴(yán)重阻礙了可見光通信技術(shù)的發(fā)展[84]。而量子點(diǎn)材料不僅具有光譜在整個可見光區(qū)域的可調(diào)和量子效率高等優(yōu)點(diǎn)，還具有熒光輻射壽命短的優(yōu)點(diǎn)，非常適用于制備可見光通信技術(shù)的白光光源。因此，近年來，量子點(diǎn)材料作為VCL的白光光源尤其受到關(guān)注。

2000年，日本慶應(yīng)義塾大學(xué)的Nakagawa實(shí)驗(yàn)室[85]首次提出了將LED作為通信基站進(jìn)行無線信息傳輸?shù)氖覂?nèi)通信系統(tǒng)。近年來，VLC研究發(fā)展迅速。2018年，Xiao等人[86]提出用紅色CdSe/ZnS 量子點(diǎn)代替紅色熒光粉制備WLED，通過測試CCT為3 000～7 000 K范圍內(nèi)，量子點(diǎn)和YAG熒光粉不同濃度占比的多個WLED光譜，得出在CCT為3 640 K時，WLED的CRI高達(dá)95。此外，建立模型討論不同CCT下三色的單獨(dú)頻率響應(yīng)分析能準(zhǔn)確預(yù)測出WLED的整體頻率響應(yīng)，成功建立了照明性能和WLED通信性能之間的關(guān)系。同年，Xue等人[87]和Wang等人[88]用一步法合成了峰值在570 nm、量子效率為81%的CdSe/ZnS量子點(diǎn)，還研究了不同熒光壽命的發(fā)光材料和藍(lán)光在白光中的比例對WLED帶寬的影響，實(shí)驗(yàn)得出藍(lán)光在整個白光中的比例增加，帶寬也相應(yīng)增加，并且推導(dǎo)出熒光粉輻射壽命與調(diào)制帶寬的理論模型。與YAG熒光粉WLED的調(diào)制帶寬相比，短壽命的聚合物量子點(diǎn)WLED將帶寬從3.6 MHz提高到了11.1 MHz，接近GaN激發(fā)源。并且，其研制的VLC系統(tǒng)，最佳直流偏置電壓為2.7 V，此時系統(tǒng)的最大通信距離為1.3 m，可達(dá)到最大通信速度為267 kbit/s。

Zhou等人[89]制備了QY為25%的綠光碳點(diǎn)，用405 nm藍(lán)光LED芯片激發(fā)獲得WLED，如圖5所示，實(shí)現(xiàn)了帶寬為285 MHz、傳輸速率為435 Mbit/s的VLC。同時通過420 nm濾光片阻擋過強(qiáng)的激發(fā)光，有效避免了藍(lán)光傷害，實(shí)現(xiàn)了健康照明。

圖5 (a) VLC實(shí)驗(yàn)裝置；(b) 使用基于CD的熒光粉和截止420 nm濾光片，VLC產(chǎn)生的白光照片和相應(yīng)光譜；(c) 被420 nm濾光片截止的輸出白光的-3 dB調(diào)制帶寬的頻率響應(yīng)(虛線表示系統(tǒng)的-3 dB帶寬)；(d) 測得白光的不同數(shù)據(jù)速率的誤碼率[89]。Fig.5 (a) Experimental setup of the VLC link；(b) Photograph and the corresponding spectrum of the VLC generated white light using a 405 nm laser diode,CD-based phosphor,and a cut-off 420 nm filter；(c) Frequency response of the -3 dB modulation bandwidth of the output white light cut off by a 420 nm filter；(d) BER at different data rates of the white-light[89].

與傳統(tǒng)熒光粉的WLED相比，由于QD-WLED目前研究時間尚短，仍存在著價格較貴、通信性能欠佳的缺點(diǎn)，但是可以利用其優(yōu)良的發(fā)光性能和較高的量子效率，不斷優(yōu)化其光學(xué)結(jié)構(gòu)來進(jìn)一步提高VLC的調(diào)制帶寬，增加通信距離和降低誤碼率等，因此，QD-WLED有望成為下一代照明通信復(fù)用的WLED。

4.2 健康照明

健康照明是指用于照明的人造光源盡可能接近太陽可見光譜，既要求燈光的舒適度，又要在色溫、亮度等方面滿足場所的功能性要求和人體的身體心理需求。LED是目前研究健康照明的主要光源。但是工業(yè)化生產(chǎn)的WLED大多是用藍(lán)光LED激發(fā)YAG熒光粉制備的，與太陽光的光譜成分相比，光譜范圍較窄，尤其是短波藍(lán)光區(qū)域的能量比較集中。但藍(lán)光波段對人身體健康有很大傷害，視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞吸收藍(lán)光發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，會引發(fā)視力下降甚至失明[90]。為了解決目前LED光譜缺失所帶來的一系列問題，類太陽光譜LED的制備是較為重要的。Yao等人[93]合成了一個類太陽光譜的WLED。該WLED發(fā)光材料由單發(fā)射峰435 nm的碳點(diǎn)、695 nmCsPbX3(X:Cl,Br,I)鈣鈦礦量子點(diǎn)和雙發(fā)射峰510 nm、590 nm Ag摻雜InP/ZnS量子點(diǎn)3個發(fā)光單元組成，該光譜的CRI高達(dá)93，且與太陽光譜的光譜相似性指數(shù)達(dá)到了0.98。最近，Hu等人[94]首次開發(fā)了用聚硅氧烷(PSI)微球作為聚合物基質(zhì)封裝紅綠藍(lán)三色CuInS2@ZnS量子點(diǎn)，制備高效的健康WLED，該WLED的CRI高達(dá)97，如圖6(a)～6(f)所示。

醫(yī)院的收支平衡，不僅需要對外進(jìn)行調(diào)整，對自身內(nèi)部的調(diào)整同樣很重要，內(nèi)部控制，不難理解，主要針對單位內(nèi)部進(jìn)行掌控，主要包含對單位的資產(chǎn)進(jìn)行保護(hù)，以此來實(shí)現(xiàn)醫(yī)院的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；對會計(jì)信息進(jìn)行監(jiān)督，保證其真實(shí)性；對醫(yī)院發(fā)展進(jìn)行實(shí)時監(jiān)督，確保醫(yī)院能夠正常穩(wěn)定發(fā)展，總之，醫(yī)院若想在外部具有競爭力，就需要大力加強(qiáng)內(nèi)部控制，攘外必先安內(nèi)。公立醫(yī)院內(nèi)部對財(cái)政預(yù)算進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，制定相應(yīng)政策，要求醫(yī)院全體人員嚴(yán)格執(zhí)行，并派專人時刻進(jìn)行監(jiān)督、控制，然后對本公立醫(yī)院今后的財(cái)政預(yù)算進(jìn)行估值，制定明確的財(cái)政目標(biāo)，充分讓財(cái)政方面對醫(yī)院的統(tǒng)籌規(guī)劃作用發(fā)揮出來，為醫(yī)院今后的良好發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

圖6 (a～c) 單個量子點(diǎn)的發(fā)光光譜和發(fā)光照片；(d)3個量子點(diǎn)CIE圖；(e) WLED的發(fā)光光譜圖；(f)商業(yè)WLED與該實(shí)驗(yàn)中的WLED照射水果的對比圖片[93]；(g) LED器件結(jié)構(gòu)；(h)不同顏色LED的發(fā)光光譜圖；(i)不同顏色LED發(fā)光照片[96]。Fig.6 (a～c) Photoluminescence spectra of single emissive LED coating B-CQDs@PSI,(Y-CuInS2@ZnS)@PSI,(R-CuInS2@ZnS)@PSI powders,respectively,and their photographs inset of figures;(d) CIE 1931 chromaticity coordinates diagram of B-CQDs@PSI,(Y-CuInS2@ZnS)@PSI,and (R-CuInS2@ZnS)@PSI powders;(e) Photoluminescence spectrum of white LED coating tricolor QDs@PSI;(f) Fruit color under the commercial WLED and the tricolor QDs@PSI-based WLED[93];(g)Schematic plot of LED device with MoS2 QDs imbedded in PMMA matrix with adjustable thickness;(h) Emission spectra of MoS2-LED with varied thickness of active layer;(i) Emission photographs of five different MoS2-LEDs affected by the thickness of MoS2 QDs′ active layer[96].?2018 Wiley-VCH Verlag GmbH &Co.KGaA,Weinheim.

此外，不同時間的太陽光提供不同的光譜和不同強(qiáng)度的光照，給人類提供最健康、最舒適、最有效的環(huán)境。另外，在面臨太空站、兩極地區(qū)和潛艇等長期在黑夜中工作的特殊環(huán)境時，制備可調(diào)諧的WLED是實(shí)現(xiàn)健康照明的一個關(guān)鍵技術(shù)問題。量子點(diǎn)粒徑可調(diào)、寬吸收窄發(fā)射、熒光壽命長、量子效率高等方面的優(yōu)點(diǎn)為制備全光譜WLED和健康照明帶來了新的希望。2013年，Zhang等人[95]通過調(diào)節(jié)驅(qū)動電流的大小，得到了可調(diào)發(fā)射顏色(藍(lán)色、青色、品紅色、白色)的碳點(diǎn)，并使用ZnO納米顆粒作為電子傳輸層來增加電流密度，該WLED器件的最大亮度為90 cd/m2。

2019年，Yin等人[96]利用同一種MoS2量子點(diǎn)材料分散在PMMA甲苯溶液中，封裝在GaN芯片上，通過調(diào)整發(fā)光層的不同厚度實(shí)現(xiàn)覆蓋全部可見光區(qū)域的LED。如圖6(g)，6(h)，6(i)所示，是5種顏色的LED器件及發(fā)射光譜，根據(jù)發(fā)光光譜計(jì)算，色坐標(biāo)可從(0.21,0.30)調(diào)整到(0.57,0.37)。雖然實(shí)現(xiàn)了WLED光譜組分可人為調(diào)控的優(yōu)點(diǎn)，但是WLED與太陽光可見光譜的符合程度上仍有很大的不同。

最近，Zhao等人[97]合成了10個波長在460～650 nm的CdSe/CdS和CdSe/ZnS QDs，用藍(lán)色LED激發(fā)制備3個不同時段的類太陽光的WLED，光譜擬合度為0.96，CRI最高達(dá)100，并設(shè)計(jì)了單片機(jī)模塊電路，成功實(shí)現(xiàn)了一種智能照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)的WLED光譜會隨著自然太陽光的變化而變化。但是WLED采用的是有毒的重金屬鎘族材料。

盡管QD-WLED與LED相比，仍存在成本較高、使用壽命較短的問題，但是它能呈現(xiàn)出更加飽和的光色，實(shí)現(xiàn)更高品質(zhì)的光照，且能有效地抑制藍(lán)光危害，相信在未來的時間里，QD-WLED在健康照明領(lǐng)域一定能取得更大的突破，正式進(jìn)入室內(nèi)照明。

4.3 植物照明

現(xiàn)今的植物照明燈主要包括白熾燈、熒光燈、鹵素?zé)簟⒏邏衡c燈和LED燈等。LED以其體積小、節(jié)能等諸多優(yōu)點(diǎn)，在植物照明領(lǐng)域優(yōu)勢明顯。此外，實(shí)驗(yàn)證明不同波長的光譜對植物生長和發(fā)育的作用是不同的。400～520 nm的光可直接促進(jìn)植物根莖部位生長，對葉綠素和類胡蘿卜素吸收比例最大，610～720 nm的光合作用對植物生長速度有顯著影響[98]。但是目前的植物生長燈大多是紅、藍(lán)LED光源的組合，缺少綠光成分，而且從技術(shù)上還不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)紅光LED光源。另外，LED僅利用一個發(fā)光物質(zhì)來制造，存在著無法發(fā)出接近自然光的多波長光的局限性。

然而，量子點(diǎn)可以提供400～1 100 nm全波段范圍的可調(diào)節(jié)發(fā)光，在LED基礎(chǔ)上進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)整，有希望合成自然光的全光譜LED，栽培出更健康、更高產(chǎn)量的植物。Song等人[99]用455 nm的藍(lán)光InGaN LED激發(fā)量子效率為91%，波長為510，610，660 nm的CdSe/ZnS量子點(diǎn)，并對QD-LED器件的電學(xué)特性和生長特性進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)該器件發(fā)光效率可達(dá)到115 lm/W，光量子通量密度最高為203 μmol·m-2·s-1。如圖7所示，在PH為6.7～6.9，溫度為22～26 ℃的環(huán)境下實(shí)驗(yàn)22 d后，普通WLED照射的萵苣生長18 cm，而量子點(diǎn)LED照射生長了25 cm，證實(shí)了量子點(diǎn)LED是適合植物生長的光源。近年來，UbiQD的研究人員[100]將量子點(diǎn)引入到溫室農(nóng)場，提出了生產(chǎn)量子點(diǎn)薄膜的想法，使用量子點(diǎn)將紫外線和藍(lán)光波長轉(zhuǎn)換為紅光或橙光，將薄膜安裝于溫室玻璃下方，以改變太陽光的光譜，提高植物產(chǎn)量。在波長為600 nm左右的橙光量子點(diǎn)薄膜下生產(chǎn)了西紅柿、生菜和草莓。與對照相比，農(nóng)作物的總體產(chǎn)量有所提高，番茄的產(chǎn)量提高了20%，生菜和草莓的產(chǎn)量提高了約10%。此外，UbiQD也獲得了NASA的資助[101]，開發(fā)一種用于太空種植的產(chǎn)品，必須保護(hù)太空中的植物免受紫外線的傷害，量子點(diǎn)既可以保護(hù)植物，也可以將進(jìn)入的紫外線重新用于植物可光合作用的波段。

圖7 (a) 植物生長裝置；(b) 22 d后植物生長狀態(tài)[99]。Fig.7 (a) Plant growth instruments;(b) Picture of plant growth after 22 d[99].

目前QD-LED在植物照明方面的研究還處于初期階段，雖然技術(shù)還不成熟，但是其波長類型豐富，正好與植物光合成和光形態(tài)建成的光譜范圍吻合。半峰寬窄等優(yōu)良的性質(zhì)，不僅可以應(yīng)用于調(diào)節(jié)作物的開花與結(jié)實(shí)，還十分適合應(yīng)用于可控設(shè)施環(huán)境中的植物栽培，如植物組織培養(yǎng)、設(shè)施園藝和航天生態(tài)生保系統(tǒng)等。

4.4 光動力療法

光動力療法(PDT)是用特定波長照射腫瘤部位，能使選擇性聚集在腫瘤組織的光敏藥物活化，引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)破壞腫瘤。光源作為重要的構(gòu)成部分，由白熾燈、熒光燈、鈉燈等光源、激光器和LED組成。LED相比于傳統(tǒng)光源，具有穩(wěn)定性好、低成本等優(yōu)點(diǎn)。1984年，Jori等人[102]將LED陣列所發(fā)的紅光用于激發(fā)第一代光敏劑血卟啉，進(jìn)行PDT離體細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，成功殺死人體宮頸癌細(xì)胞，首次證明了LED作為PDT光源的可行性。

相比于LED，QD-LED輕薄、柔軟、舒適度好，且發(fā)光波長能覆蓋可見光和紅外波段，能滿足不同光敏劑的需求，更易實(shí)現(xiàn)高能量密度和窄譜寬的光輸出，成為了PDT柔性光源的潛力研究對象。但現(xiàn)在QD-LED的PDT技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)階段[103]。例如，Chen等人[104]報(bào)告了用波長為620 nm的CdSe/ZnS/CdZnS 量子點(diǎn)進(jìn)行離體實(shí)驗(yàn)，LED光源為對照組，處理A431細(xì)胞(常用于癌癥相關(guān)生物醫(yī)學(xué)研究中的人類細(xì)胞系)的3D培養(yǎng)物。如圖8所示，24 h后QD-LED殺死癌細(xì)胞的效果明顯優(yōu)于LED光源。

圖8 熒光活體染料標(biāo)記的3D培養(yǎng)物在光動力療法(PDT)處理后24 h。鈣黃綠素將活細(xì)胞標(biāo)記為綠色，溴乙錠將其標(biāo)記為紅色。(a)未經(jīng)光處理的對照；(b)基于LED的PDT；(c)基于QLED的PDT[104]。Fig.8 Fluorescent vital-dye labeled 3D cultures 24 h post photodynamic therapy (PDT) treatment.Calcein labels live cells green while ethidium bromide labels dead cells red.(a) Control cells without light treatment；(b) LED-based PDT；(c) QLED-based PDT[104]?2017 Society for Information Display.

盡管QD-LED的壽命相對較短，穩(wěn)定性也較低，但是其窄發(fā)射帶寬、光譜可調(diào)性和柔性輕便的優(yōu)點(diǎn)，為各種光醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供了理想的光源。

5 結(jié) 論

本文介紹了量子點(diǎn)材料的分類及QD-WLED的工作原理和器件結(jié)構(gòu)，并對近年來其在智慧照明應(yīng)用的發(fā)展做了簡要的歸納總結(jié)。量子點(diǎn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是其高發(fā)光效率、穩(wěn)定性好、優(yōu)良的溶液可加工性，且光譜能隨粒徑大小改變，可以實(shí)現(xiàn)整個可見光區(qū)和紅外光區(qū)的全波段光譜。使得量子點(diǎn)在照明、顯示等方面得到充分的發(fā)展。但是還存在一些問題限制其進(jìn)一步的應(yīng)用，例如QD-WLED造價比LED高，CdSe基核殼量子點(diǎn)由于重金屬有毒元素鎘，長時間照射對人體健康有害；非鎘量子點(diǎn)雖無毒，但其穩(wěn)定性和光學(xué)性能遠(yuǎn)不能達(dá)到商業(yè)生產(chǎn)要求，且QD-WLED在智慧照明的應(yīng)用還在探索階段。所以，如何制備出方法簡易、綠色安全、高穩(wěn)定性、高發(fā)光效率的量子點(diǎn)，制作出具有良好光電特性和健康智能的WLED仍值得深入研究。