广岛大学研发出80%发光效率的纳米硅及硅量子点LED

根据广岛大学官网日前消息显示，广岛大学成功研发出高效发光纳米硅合成技术，有望成为新一代不含重金属的发光光源。据悉，该纳米硅具有世界顶级的80%发光效率，其表面结构成为高效发光的关键。此外，还首次成功实现了高效化所需的化学设计和物理设计的数据化 。

目前被广泛应用的硅半导体，其卓越性能被用于智能手机和太阳能电池等领域中。但是，硅的发光效率极低，只有0.01%左右，不适用于做发光材料。

广岛大学理学部的研究生小野大成与自然科学研究支援开发中心的斋藤健一教授等人组成的研究小组，成功合成了具有世界顶级发光效率(80%)的红色发光纳米硅(硅量子点)。此外，研究小组还研发了采用这一技术的硅量子点LED。

并且，研究小组成功地对硅量子点和硅量子点LED的高效化所需的化学设计(表面化学种类和覆盖率)和物理设计(结晶性和应力值)进行了数据化。迄今为止，还尚未有将高效发光体进行设计化的先例，因此这一研究有望成为今后高效硅量子点和硅量子点LED制造的有力典范。

量子点作为平板电脑和大屏幕电视的发光体已开始进入市场，被认为是继OLED（有机EL）之后的下一代发光体。但由于目前进入市场的量子点显示屏使用的是重金属量子点，所以全世界科学家都在探索无毒、无重金属的发光体。硅不是重金属，其原料的沙石取之不尽用之不竭。而且LED的制造方法很简便，是将硅量子点溶液、高分子溶液涂布在基板上制成。考虑到使用后的废弃问题，以及从SDGs视点出发的安全安心低价等因素，硅量子点LED有望用于高性能且可弯曲的显示屏制作，此外在生物医学成像等方面的利用也值得期待。

该研究成果已发表于1月12日的美国化学类专业学术期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》的电子版。论文题目为《Designing Efficient Si Quantum Dots and LEDs by Quantifying Ligand Effects》。