通過特殊設計的光學反射層,可以在激發光源的波長具備高反射率,而在量子點發光的波段將穿透率提高,以強化整體全彩的光源平衡[4]。與一般的分散式布拉格反射鏡 (Distributed Bragg Reflector, DBR) 在高穿透率頻段會有震蕩的情形不同,本團隊所展示的反射率頻譜非常平坦,對于設計量子點發光的顏色轉換層來說,是比較方便的 (如圖一)。本次展示的結構非常適合作為日后縮小個別像素的大小的用途(如圖二)。
因為團隊采用了標準的半導體制程,以及光罩對準方法,在精確度以及準確度上都可以大幅的提升。同時在像素的結構中加入高密度的原子層沈積系統(Atomic layer deposition, ALD)的介質層,具備了保護量子點的功用,也可以解決顏色轉換層在生命周期 (lifetime) 或可靠度 (reliability) 方面的顧慮。
最終團隊展現了五微米大小像素的結果。在可靠度方面也驗證了長達9000小時上架(on-shelf)儲存時間(storage lifetime),而量子點的發光強度并未有明顯的改變。另外在數值模型方面,該團隊也展示了與不同反射率的光學層整合之后,不同的量子點發光強度之間的關系,并獲得一致的成果。
此一成果已經在IEEE Photonics Journal 期刊上發表,并希望能以此為出發點,進一步開發與量子點顏色轉換層相關之技術,以期符合未來高分辨率微顯示器系統的實際需求。
Fig. 2. (a)于掃描式電子顯微鏡(SEM)之下的各個像素。(b)填裝量子點之后的像素置于紫外線熒光顯微鏡之下 [3]。
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G. -Y. Lee et al., "Photonic Characterization and Modeling of Highly Efficient Color Conversion Layers With External Reflectors," in IEEE Photonics Journal, vol. 15, no. 4, pp. 1-10, Aug. 2023, Art no. 2201110, doi: 10.1109/JPHOT.2023.3285667。本次研究成果已經發表在IEEE Photonics Journal,全文為開放取用(open access),網址為:https://ieeexplore.ieee.org/document/10149805