High-Leakage-Resistance and Low-Turn-On-Voltage Upconversion Devices Based on Perovskite Quantum Dots

Lung-Chien Chen, Sih-An Chen, Kasimayan Uma, Chih-Hsun Chiang,

Jia-Xun Xie, Zong-Liang Tseng, Shun-Wei Liu

Adv. Funct. Mater. 2023, 2309589

明志科技大學 電子工程系 劉舜維特聘教授

明志科技大學 電子工程系 曾宗亮副教授

近紅外光感測和成像技術因其廣泛的應用引起關注，但人類視覺的受限阻礙對於近紅外光直接的觀察，因此近紅外光轉換為可見光的上轉換技術具備極大的發展潛力。本研究使用溶液製成方法製備線性光學系統的上轉換元件，串聯光電探測器和發光二極體實現近紅外光轉換為可見光過程，然而鈣鈦礦量子點材料具備優異光電特性如高的光致發光量子產率、較窄的發光光譜，迄今為止卻還沒有關於使用鈣鈦礦量子點作為上轉換元件的發光層，可能歸因於鈣鈦礦量子點對環境敏感導致的降解使其不易製成元件。本研究開發基於鈣鈦礦量子點作為發光層的溶液製程策略。為克服其本身結構不穩定，使用Zn²⁺摻雜CsPbBr₃量子點提高容差因子和激子壽命解決鈣鈦礦材料穩定，並在元件製程中使用TAPC、CBP和BCzPh三種傳輸層探討QDs旋塗的薄膜質量以及對於電荷生成層的影響，並在三者之間找到影響元件轉換效率性能的主要因素，最後，設計出基於鈣鈦礦量子點的上轉換元件，展現出5.68%的光子對光子轉換效率，值得注意的是此元件具備了極低啟動電壓1.4 V，以及出色的載子阻擋能力，在偏壓12V時仍然不會漏光，此外，利用溶液製成方法製備出大面積2*2 cm² 的元件，展現具有顯示50 µm 的解析能力，展現了上轉換元件具無像素顯示的潛能。

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