1 北京理工大学 材料学院，北京 100081
2 TCL电子有限公司 研发中心，广东 深圳 518000
液晶显示是目前广泛应用的显示技术，然而常用的LED背光荧光粉的宽光谱特点限制了其色彩显示能力和总流明效率的进一步提升。量子点具有窄发射光谱和高荧光效率等优势，为提高液晶显示色彩品质和感知亮度提供了新技术路线。本文介绍了量子点液晶显示（QD-LCD）应用的结构设计和材料体系，探讨了量子点应用存在的材料稳定性、背光设计难度和制备成本等问题。针对液晶显示应用的低成本、低毒性和易集成需求，讨论了钙钛矿量子点的应用前景，特别是进一步扩展量子点适用性的解决方案，如彩膜透过率光谱交叉、偏振片的能量损失等问题。
液晶显示 背光 量子点 钙钛矿量子点 彩膜 LCD backlights quantum dots perovskite quantum dots color filter
1 北京理工大学材料学院低维量子结构与器件工信部重点实验室，北京 100081
2 北京理工大学物理学院纳米光子学与超精密光电系统北京市重点实验室，北京 100081
双激子发光是半导体材料在高激发强度下形成两个激子后复合发光的一种物理过程。相较于块体材料，量子点体积小、载流子受限、能级分立，从而具有独特的双激子发光特性，具体表现为双激子结合能大，级联发射中的光子对是极化反对称的，激子对的俄歇复合效应强。从双激子发光研究的发展历程出发，重点介绍了量子点双激子发光的基本原理、光谱特性，特别是量子效应对量子纠缠和光增益的影响。讨论了量子点双激子发光在纠缠光源、量子点激光器等方面的应用潜力和目前所面临的挑战。
量子光学 量子点 双激子 纠缠光子源 俄歇复合 光增益
1 中国科学院 宁波材料技术与工程研究所，宁波 315201
2 中国科学院大学，北京 100049
3 北京理工大学 材料学院，北京 100081
4 TCL电子有限公司研发中心，深圳 518000
5 宁波激智科技股份有限公司，宁波 315000
亥姆霍兹-科尔劳施效应（简称H-K效应）指的是人眼对色光的感知亮度随着色纯度的增加而提升的现象。量子点背光技术可显著提升液晶显示的色域和视觉感知亮度，已经在众多显示产品中开始应用。本论文通过观看者亮度感知实验，对比了YAG荧光粉白光LED背光电视（YAG电视）和量子点背光电视（量子点电视）的H-K效应差异，根据Kaiser模型与Nayatani模型分析纯色实验的测试结果，并通过彩色实验探究了显示器的色域对感知亮度与主观偏好的影响。实验结果表明：量子点电视具有更为显著的H-K效应，视觉感知亮度明显高于传统YAG电视；在同样的感知亮度下，量子点电视的纯色R、G的物理亮度仅为YAG电视的75%、86%；鲜艳彩色画面的物理亮度为YAG电视的74%~88%；在相同感知亮度下，高色域的量子点电视更受欢迎，并且喜好趋势将随着亮度的增加而增加。上述结果对于健康显示的发展具有重要指导意义。
量子点电视 H-K效应 感知亮度 显示 色彩 QLED TV Helmholtz-Kohlrausch effect perceived brightness display colority
1 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
2 北京理工大学 材料学院, 北京 100081
光子上转换是一种重要的非线性反斯托克斯发光现象, 在激光、显示、光伏、信息安全以及生物成像与诊疗等领域具有应用前景。与研究较多的有机分子三重态-三重态湮灭和稀土掺杂纳米颗粒上转换发光材料相比, 上转换量子点可以在宽光谱激发范围内实现上转换发光, 具有频谱吸收宽、发光效率高、近红外可吸收、能带可调、尺寸小以及稳定性高等特点, 引起了领域内的关注。本文介绍了上转换发光的种类及机理, 对近年来上转换发光量子点的研究进展进行了总结, 重点分析了基于激发态吸收的半导体双量子点的类型和设计原理, 探讨了上转换发光量子点在发光二极管(LED)、光电探测、生物标记、太阳能电池等方面的应用潜力, 特别是未来发展面临的挑战和前景。
上转换发光 量子点 能带调控 半导体纳米晶 upconversion luminescence quantum dots energy band engineering semiconductor nanocrystals
1 北京理工大学光电学院精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
2 北京理工大学材料学院低维量子结构与器件工信部重点实验室, 北京 100081
3 北京理工大学深圳研究院, 深圳 518057
微透镜阵列是一种多功能的微光学元件,可以对入射光进行扩散、光束整形、光线均分、光学聚焦等调制,进而实现大视角、低像差、小畸变、高时间分辨率和无限景深等,在光电器件和光学系统的微型化、智能化和集成化方面具有重要的应用潜力。介绍了微透镜阵列的光学原理和发展历程,综述了喷墨打印、激光直写、丝网印刷、光刻技术、光聚合技术、热熔回流技术和化学气相沉积法等微透镜阵列制备技术,总结了微透镜阵列在成像传感、照明光源、显示和光伏等领域的应用进展,最后对微透镜阵列的发展方向进行了展望,讨论了曲面微透镜、叠加复眼系统以及微透镜与新型光电材料结合等新方向的发展趋势和未来挑战。
光学制造 微透镜阵列 制备技术 器件集成 光学系统 显示 光学学报
2021, 41(21): 2100001
1 北京理工大学材料学院 工信部低维量子结构与器件重点实验室, 北京 100081
2 邯郸学院 化学化工与材料学院, 河北 邯郸 056005
硒化铅(PbSe)量子点具有宽红外光谱调控范围、高荧光量子产率和可溶液加工等特点, 成为一类重要的红外材料体系。与广泛研究的PbS量子点相比, PbSe量子点在空气中容易氧化, 从而严重破坏其光电特性, 制约了其应用的发展。壳层的包覆是有效提升PbSe量子点光学特性和化学稳定性的策略之一, 是推动PbSe量子点应用发展的材料研究方向。本文综述了PbSe核壳量子点的合成及其在光电探测、太阳能电池、激光器和光催化等领域的应用研究进展, 希望能够为国内研究者开展相关研究提供参考。
硒化铅 量子点 核壳结构 红外 光电 PbSe quantum dots core/shell infrared optoelectronics
1 北京理工大学 材料学院 纳米光子学与超精密光电系统北京市重点实验室, 北京 100081
2 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
硅基探测成像器件具有可靠性高、易集成和成本低等优点, 是目前应用最广泛的探测成像器件。随着人工智能和无人驾驶等技术的日益发展, 对探测成像器件提出了更高的要求, 而硅基探测成像器件性能的提升成为重要的研究方向。量子点具有吸收系数大、光谱可调、发光效率高和易集成等优点, 是一类优异的光谱转换和光调制材料。利用量子点材料可调制的光学特性, 可以对硅基探测成像器件的功能进行拓展, 从而实现紫外响应增强、红外响应拓展、紫外偏振探测和多光谱成像等功能。经过多年的研究, 这一领域已经取得了一定的进展, 部分技术展现出较好的应用前景。本文介绍了量子点增强硅基探测器在紫外探测、红外成像、偏振探测和多光谱成像方面的研究进展, 希望能够引起国内学术界和工业界的关注和重视。
成像探测 量子点 硅基探测器 偏振 imaging detection quantum dot silicon-based photodetector polarization
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing Key Laboratory of Nanophotonics and Ultrafine Optoelectronic Systems, Key Laboratory of Photoelectronic Imaging Technology and System, Ministry of Education, School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 Yunnan KIRO - CH Photonics Co., Ltd., Kunming 650223, China
3 School of Materials Science & Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
A gradient-index Reuleaux-triangle-shaped hole array was fabricated on germanium (Ge) by nanoimprint lithography and inductively coupled plasma processing as a broadband mid-infrared (IR) antireflective surface. The interaction between the {111} planes of cubic crystalline Ge and a circular mold successfully produced an orderly and periodically distributed Reuleaux-triangle-shaped hole array. As a result, the average transmittance increased 15.67% over the waveband at 3–12 μm and remained stable at the incidence angle of up to 60°. The vertices of the Reuleaux triangle showed local enhancement of the electric field intensities due to interference of the incident and reflected radiation fields. It was also found that nonuniform hole depths acted to modulate the transmittance over the 3–12 μm waveband.
240.6700 Surfaces 160.4670 Optical materials Chinese Optics Letters
2019, 17(12): 122401
1 北京理工大学光电学院 纳米光子学与超精密光电系统北京市重点实验室, 北京 100081
2 华东光电集成器件研究所, 江苏 苏州 215163
3 中国兵器科学研究院, 北京 100089
4 北京理工大学 材料学院, 北京 100081
硅基紫外成像探测技术具有可靠性好、集成度高、容易大面阵化、成本低等优势,成为探测领域的重要研究方向。随着硅半导体工艺的持续进步以及纳米科学的发展,利用半导体技术、荧光转换材料或者低维纳米结构来增强硅基探测器的紫外响应取得了长足的进步。本文综述了国内外硅基紫外增强成像探测器件、系统应用的进展,通过回顾器件发展的历史和对研究现状的分析, 并结合紫外探测技术在天文物理、生化分析、电晕检测等领域的应用进展, 探讨了硅基紫外成像探测技术发展的趋势和挑战。
硅 紫外 图像传感器 成像探测 silicon ultraviolet image sensor imaging detection
1 北京理工大学 材料学院 纳米光子学与超精密光电系统北京市重点实验室，北京 100081
2 TCL多媒体研发中心，广东 深圳 518067
3 中国科学院大学，北京 100049）
量子点材料兼具极高的色纯度、发光颜色可调以及的荧光量子产率高等特点，已成为显示领域中的明星材料，在提升显示器件的色域方面具有巨大潜力。基于量子点材料的液晶显示背光技术是目前量子点材料在显示器件中的主流应用方向，引起了学术界和工业界的广泛关注。本文将综述量子点液晶显示背光技术的研究进展，主要包括量子点材料的选择、背光结构的应用以及材料复合与封装技术的发展现状，重点介绍了目前产业界广泛关注的量子点光学膜技术，特别是国内自主知识产权的低成本钙钛矿量子点光学膜技术，由于其具备广色域（124%NTSC）、易加工、低成本等特点，已成为具有成长潜力的技术路线。
量子点 背光技术 高色域 显示 钙钛矿 光学膜 quantum dot backlight technology wide color gamut display perovskite optical film
