Исследователи из Инженерной школы Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) заявили о разработке самых ярких и энергоэффективных квантовых стержневых светодиодов (QRLED) в мире. Новая технология может превзойти существующие органические светодиоды (OLED), квантовые точки (QLED) и даже перспективные фосфоресцентные светодиоды (PHOLED), став новым стандартом для дисплеев смартфонов, телевизоров и устройств виртуальной и дополненной реальности.
Как пояснил руководитель исследования профессор Абхишек К. Шривастава, их разработка открывает путь к созданию энергоэффективных дисплеев с высокой разрешающей способностью, беспрецедентной яркостью и долговечностью.
Современные экраны электронных устройств формируют изображение с помощью светодиодов. По мере роста требований к разрешению и качеству изображения инженеры совершенствуют технологии, переходя от традиционных LED к более продвинутым OLED и QLED, которые обеспечивают лучшую цветопередачу и энергоэффективность.
Однако ученые продолжают искать еще более совершенные решения, и QRLED считаются перспективным направлением. В отличие от квантовых точек, в них используются более узкие квантовые стержни, что повышает эффективность светопередачи. Тем не менее, существующие QRLED сталкиваются с рядом проблем, включая низкую эффективность зеленого свечения, утечку электронов и структурные ограничения, такие как толстые изолирующие оболочки и длинные органические лиганды, ухудшающие стабильность и проводимость.
Команда профессора Шриваставы разработала новую структуру QRLED, устранив эти недостатки. В основе их подхода — квантовые стержни с градиентным составом сердцевины и минимальной толщиной внешней оболочки. Это позволило добиться глубокого зеленого свечения в диапазоне 515–525 нанометров, что соответствует вершине цветового треугольника и обеспечивает максимально широкий цветовой охват.
Для повышения плотности и однородности светоизлучающего слоя исследователи придали квантовым стержням компактную и гладкую форму. Кроме того, были использованы укороченные лиганды и двухслойный транспортный слой для дырок, что улучшило баланс зарядов и снизило утечку электронов.
Испытания показали, что новые QRLED преобразуют электричество в свет с эффективностью 24% (по сравнению с 22% у предыдущих моделей), а их яркость составила 89 кандел на ампер — рекордный показатель для этого типа светодиодов. Максимальная зафиксированная яркость превысила 500 000 кд/м², что в три раза выше, чем у традиционных зеленых светодиодов. Кроме того, срок службы новых QRLED достиг 22 000 часов, что делает их пригодными для коммерческого использования.
«Мы добились выдающейся эффективности и яркости зеленых QRLED благодаря точной настройке состава, формы и структуры квантовых стержней, а также оптимизации транспортного слоя», — отметил профессор Шривастава. По его словам, этот успех демонстрирует, что тщательный контроль наноструктур и интерфейсов способен привести к прорыву в оптоэлектронике.
