碳点的合成、发光机理及在WLEDs中的应用

王园迟

(上海理工大学材料科学与工程学院，上海 200093)

发光二极管(LEDs)相较于传统液晶显示器而言，具有更高的光电转换效率和显色指数，被认为是照明和显示领域的革命性创新。近年来，基于无机量子点和钙钛矿纳米晶体的LEDs掀起了国内外的研究热潮，在众多高性能器件上取得了巨大的成就。其中，用于室内外照明的白光LEDs(WLEDs)，由于使用寿命长、经济价值高、节能效果好等优点，对于降低能源消耗具有重要意义，引起了人们的广泛关注。然而，基于重金属(如Cd2+和Pb2+)的WLEDs的高毒性、低稳定性和高成本问题是无法回避的[1]。这些棘手的问题可能会严重阻碍它们在消费市场的进一步发展和实际应用。

碳点是一类尺寸在20 nm以下的零维新型荧光纳米材料，由碳核和表面官能团(羧基、羟基或氨基等)，光致发光是它们的固有特性[2]。自2004年首次发现以来，因其发射光谱宽、荧光可调、热稳定性好、无毒等特点，受到越来越广泛的关注，在生物医学、化学传感和光电器件等领域有着广阔的应用前景。相较于有毒的传统的半导体量子点，碳点前驱体来源广泛，成本低廉，考虑到重金属/稀土资源的不可再生，以及潜在的环境污染等问题，碳点被认为是传统重金属/稀土发光材料的理想替代品 。

近年来，随着碳点研究的不断深入，基于碳点的WLEDs取得了众多研究成果。基于碳点的WLEDs可通过在UV芯片上结合蓝、红、绿光或黄荧光碳点，或使用蓝芯片结合黄光碳点来制备，主要分为光致发光和电致发光两大类。……