日期：108年06月05日
發稿單位：工程技術研究發展司
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清華大學材料科學工程學系林皓武教授研究團隊在科技部的大力支持下成功研發出領先全球的創新技術-「噴霧合成法製備完美顯色多彩鈣鈦礦量子點」，利用簡易且低成本的噴霧合成技術，開發出具有量子產率趨近於100%、高色純度與高穩定度之鈣鈦礦量子點，其放光波長與頻寬完美符合下世代Rec.2020超廣色域規範，非常適合用於各顯示器技術。此外其獨特的光物理性質更讓它們有機會實現室溫運行的量子計算。此創新的研究成果於2018年獲得國際知名期刊Advanced Materials報導，並得到背封面的重點特寫。
鈣鈦礦量子點是近期非常熱門的研究主題，其具有優良的光物理特性，如色純度高。此外，鈣鈦礦量子點只要透過改變組成成份即可調色，相較於三五族半導體量子點僅能透過篩選粒徑大小調整放光波長，鈣鈦礦量子點具有相當大的優勢。然而，過去以注入法合成之鈣鈦礦量子點的結晶性、穩定性與量子產率較差，使其在應用與量產上受到限制。林教授研究團隊成功的改善了這些問題，除了突破以往鈣鈦礦量子點結晶性差與不穩定性，噴霧製程還大幅增加了工業上大量合成的可能性。本技術日前已經成功取得台灣專利，也吸引韓國首爾大學、美國田納西大學等國際研究團隊主動合作交流，使台灣的科學研究成果在國際舞台上發光發熱。
在本研究中，清華大學林皓武教授研究團隊利用其研發出的噴霧合成法，將鈣鈦礦前驅物於反溶劑中析出產生奈米等級的鈣鈦礦晶體，再以離心方式分離並萃取粒徑大小較一致的鈣鈦礦量子點，此製程之鈣鈦礦量子點的光致發光量子產率在溶液中及固態薄膜皆可以達近100%。此外，透過調整鈣鈦礦的成分，成功生產出一系列由深藍色至近紅外光的放光，因此非常適合應用於microLED之色彩轉換層材料，以實現全彩均勻的完美顯示器技術；同時，利用鈣鈦礦量子點之高量子產率與高穩定性的特性，使其在室溫下能夠達到光子反聚束的特性，為相當理想的單光子源，增加了室溫運行量子計算之可行性，同時也減少了對超低溫系統的能耗依賴。
隨著顯示器技術的快速進步，由映像管電視、液晶螢幕顯示器、有機發光二極體(organic light emitting diode, OLED)至未來的microLED，在在地看到顯示技術的突破與進展，而人類對色彩世界的追求也越來越高，因此在顯示科技上仍有更多可以突破的空間。OLED為目前最新穎的主動式發光顯示器技術，但由於其仍有壽命與耗能等問題，microLED之發展為勢在必行。但由於microLED仍具有許多問題須克服，如巨量轉移、低色均勻度等。本研究中的鈣鈦礦量子點在RGB三種色光下皆具有超高色純度與高量子產率，將其與microLED結合，可以達到全色域、高純色與高穩定度之顯示器，並且有機會能夠解決microLED所面臨的問題。此一技術已受到國際上相當程度的關注，然因本技術仍在研發階段，期盼後續能進一步推廣技術並與相關產業進行連結，希望未來能引進各領域前瞻技術進行跨領域產業結合，推動新穎光電科技與相關產業，推動技術產業化，使此項技術發揚光大，也使台灣光電科技達到顛峰。
研究成果聯絡人
林皓武教授 清華大學材料科學工程學系
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