Квантовые стержни повысили эффективность зеленых светодиодов, по словам физиков

Новости МирТесен

Ученые из Школы инженерных наук Гонконгского университета науки и технологий (HKUST, Гонконг, Китай) разработали светодиоды на основе квантовых стержней, которые отличаются наибольшей яркостью и энергоэффективностью среди существующих аналогов. Эти инновационные светодиоды открывают возможности для создания энергосберегающих и сверхъярких дисплеев для смартфонов, телевизоров, а также устройств дополненной и виртуальной реальности.

Светодиодная технология на протяжении многих лет применяется в электронике, что способствовало существенному снижению энергопотребления экранов и их удешевления. В настоящее время активно развиваются светодиоды на основе квантовых точек ( quantum dot light emitting diodes, QLEDs ) и квантовых стержней (quantum rod light emitting diodes, QRLEDs ) благодаря точному управлению длиной волны света, излучаемого каждым диодом, удалось добиться большей яркости и четкости изображения на экране.

QRLED — более молодая технология. Диоды этого типа характеризуются зеленым излучением уступало по параметрам генерируемому в QLED из-за особенностей структуры прибора. В светодиодах на основе стержней большие утечки электронов на границах и структурных барьерах внутри диода, длинные органические лиганды на поверхности наностержня затрудняют транспортировку заряда и снижают стабильность всей структуры.

Для решения обозначенных проблем была сформирована команда во главе с профессором Абхишеком К. Шриваставой ( Abhishek K. Srivastava) представила новый тип квантовых стержней. Специалисты утверждают, настроили обеспечили плавный переход концентрации компонентов в сплаве активной зоны стержня и снизили габариты его внешнего слоя. Благодаря такой модификации стало возможным получение интенсивного, насыщенного зеленого свечения с длиной волны от 515 до 525 нанометров. О результатах этой работы опубликована в журнале Advanced Materials.

Ученым удалось создать стержни с однородной и ровной поверхностью, а также сократить их размеры. Благодаря этим модификациям стало возможным плотное и равномерное расположение стержней в непосредственной близости друг от друга, исключая наличие пустот. Для нового типа стержней физики также уменьшили длину органических лигандов, создали для транспорта дырок двухслойную область. В совокупности эти инновации улучшают баланс зарядов в устройстве, подавляют утечку электронов, а это повышает эффективность и стабильность работы диода.

В статье ученые представили подробную информацию о характеристиках новых QRLED:

— Коэффициент преобразования электрической энергии в световую составляющую достигает 24 процентов внешнего квантового выхода ( external quantum efficiency, EQE) по сравнению с 22 процентами у старых моделей;
— Светоотдача на единицу потребляемой энергии составляет 89 кандел на ампер, что значительно превосходит характеристики всех ныне существующих QRLED);
Освещенность, которую обеспечивает данное устройство, превышает втрое показатели устаревших моделей с зеленой светодиодной подсветкой. Максимальная яркость достигает более полумиллиона кандидалов на квадратный метр.
— Стабильная работа более 22 000 часов.

«Результаты нашей работы демонстрируют, что строгий контроль над составом наностержней и инженерия интерфейсов способны обеспечить значительный прогресс в оптоэлектронной эффективности. Это позволяет создавать высококачественные, энергосберегающие дисплеи с исключительной яркостью и долговечностью», — заключил профессор Шривастава.