Nghiên cứu công nghệ chế tạo ba loại chấm lượng tử bán dẫn ứng dụng trong chiếu sáng hiệu suất cao.

Chủ nhiệm đề tài PGS.TS. Nguyễn Quang Liêm
Đơn vị thực hiện Viện Khoa học Vật liệu
Thời gian thực hiện 2008 - 2009
Tổng kinh phí 400 triệu đồng
Mục tiêu đề tài
  • Nghiên cứu qui trình công nghệ chế tạo ba loại chấm lượng tử (QD) bán dẫn hợp chất II-VI có cấu trúc lõi/ vỏ loại CdSe, CdTe họăc CdZnSe lõi/CdS hoặc ZnS vỏ có quy mô lớn hàng gam/mẻ, phát huỳnh quang trong vùng phổ dự kiến [đỉnh phổ tương ứng 550, 580 và 610 nm (±10 nm)] với hiệu suất phát huỳnh quang cao ≥30%.
  • Nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng một số loại chấm lượng tử bán dẫn hợp chất II-VI chế tạo được để tạo nguồn ánh sáng trắng trên cơ sở sử dụng điốt phát quang (LED) vùng phổ xanh.
Kết quả đạt được

Đề tài đã hoàn thành các mục tiêu nghiên cứu. Các sản phẩm giao nộp, được đánh giá như sau:

  • Đã nghiên cứu một số quy trình công nghệ chế tạo các chấm lượng tử bán dẫn CdSe và CdTe cả trong dung môi hữu cơ có nhiệt độ sôi cao (TOPO, HDA, … Diesel) và trong môi trường nước. Trong đó, trình bày chi tiết quy trình chế tạo các chấm lượng tử bán dẫn CdSe trong TOPO, HAD,…và trong Diesel với quy mô g/mẻ, đạt chất lượng sản phẩm tốt (huỳnh quang hiệu suất cao >30% trong vùng phổ mong muốn với độ bán rộng phổ ~ 30 nm); quy trình chế tạo các chấm lượng tử CdTe trong nước bằng ligand MPA và MSA với quy mô g/mẻ (hoàn toàn có thể chế tạo lượng lớn hơn vì công nghệ không đòi hỏi trang thiết bị phức tạp), đạt chất lượng sản phẩm tốt (huỳnh quang hiệu suất cao >50%, có nhiều mẫu đạt >80%, trong vùng phổ ~500 - 650 nm với độ bán rộng phổ ~30 - 50 nm). Công nghệ lặp lại cho phép chế tạo được các chấm lượng tử có chất lượng ổn định trong thời gian dài (hơn năm) trong điều kiện thường. Các chấm lượng tử chế tạo được là nguồn mẫu tốt cho nghiên cứu cơ bản và cho ứng dụng (trong linh kiện chiếu sáng rắn và trong đánh dấu huỳnh quang y-sinh).
  • Đã thử nghiệm chế tạo một số W-LED trên cơ sở  B-LED và QDs/PMMA, đánh giá các khó khăn công nghệ và đề xuất giải pháp khắc phục, những nghiên cứu tiếp tục.
  • Đã xây dựng được hệ thống thiết bị công nghệ cho phép chế tạo trong phòng thí nghiệm  (PTN) với quy mô 1g/mẻ các chấm lượng tử bán dẫn CdSe và CdTe.
Những đóng góp mới
  • Quy trình công nghệ ổn định, lặp lại để chế tạo hàng g/mẻ các chấm lượng tử bán dẫn hợp chất II-VI loại CdSe và CdTe trong dung môi hữu cơ (không phân cực) và trong nước (môi trường phân cực) đạt chất lượng tốt. Đặc biệt, quy trình chế tạo chấm lượng tử CdSe trong dung môi diesel quy mô 1,1 g/mẻ cho phép hạ đáng kể giá thành sản phẩm và quy trình chế tạo chấm lượng tử CdTe trực tiếp trong nước, cho phép sử dụng sản phẩm chấm lượng tử bán dẫn không chỉ ttrong linh kiện chiếu sáng rắn (solid state lighting) mà còn dễ dàng ứng dụng trong đánh dấu huỳnh quang các đối tượng nông-y-sinh.
  • Phát triển hệ thống thiết bị công nghệ chế tạo chấm lượng tử bán dẫn với một số sáng kiến kỹ thuật có ý nghĩa: (i) ống phun nhiều lỗ nhỏ để đảm bảo phun lượng lớn hàng chục ml TOPSe thành những tia nhỏ trong thời gian ngắn ~ 1 giây, đảm bảo phản ứng tạo mầm CdSe đồng đều trong dung môi hữu cơ có nhiệt độ sôi cao TOPO/HAD/… hoặc diesel); (ii) sử dụng nồi hấp y tế (~20 lít) làm buồng phát triển tinh thể CdTe trong nhiệt độ 1200C và áp suất ~2 at.
Sản phẩm
  • Báo cáo chi tiết quy trình công nghệ.
  • Hệ thống thiết bị công nghệ cho phép chế tạo trong PTN với quy mô 1g/mẻ QD bán dẫn có cấu trúc lõi CdSe, CdTe (bổ sung 3/2009) hoặc CdZnSe/ vỏ CdS hoặc ZnS.
  • 03 g sản phẩm mẫu các QD bán dẫn hợp chất II-VI có cấu trúc lõi/ vỏ, phát quang hiệu suất ≥30% với đỉnh phổ tại 550, 580 (điều chỉnh 3/2009) và 610 nm (±10 nm).
  • Báo cáo thử nghiệm ứng dụng vật liệu chế tạo được, để tạo nguồn sáng trắng mẫu trên cơ sở LED xanh.
  • 10 nguồn phát ánh sáng trắng từ LEDs xanh và QDs tự chế tạo.
Địa chỉ ứng dụng

Công ty CP Bóng đèn, Phích nước Rạng Đông.

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".