Разработка наиболее ярких и энергоэффективных квантовых стержневых светодиодов (QRLED) была представлена исследователями из Инженерной школы Гонконгского университета науки и технологий (HKUST). Эта инновационная технология потенциально способна превзойти существующие органические светодиоды (OLED), квантовые точки (QLED) и даже перспективные фосфоресцентные светодиоды (PHOLED), установив новый стандарт для дисплеев смартфонов, телевизоров и устройств виртуальной и дополненной реальности.
По словам руководителя исследования, профессора Абхишека К. Шривастава, их разработка позволит создавать энергосберегающие дисплеи с высокой четкостью изображения, исключительной яркостью и увеличенным сроком службы.
Изображение на современных экранах электронных устройств создается с использованием светодиодов. Для удовлетворения растущих требований к разрешению и качеству изображения инженеры разрабатывают новые технологии, отказываясь от обычных LED в пользу более прогрессивных OLED и QLED, которые характеризуются улучшенной цветопередачей и экономичностью.
Несмотря на это, исследователи не прекращают поиск более эффективных технологий, и QRLED представляются многообещающим путем развития. В отличие от квантовых точек, в QRLED применяются более тонкие квантовые стержни, что способствует улучшению светопередачи. Вместе с тем, современные QRLED имеют ряд ограничений, среди которых низкая эффективность зеленого свечения, утечка электронов и структурные недостатки, например, толстые изолирующие слои и протяженные органические лиганды, снижающие стабильность и проводимость.
Новая структура QRLED, разработанная командой профессора Шриваставы, позволяет избежать существующих недостатков. Ключевым элементом их разработки являются квантовые стержни, имеющие сердцевину с градиентным составом и тонкую внешнюю оболочку. Благодаря этому удалось получить интенсивное зеленое свечение в диапазоне длин волн 515–525 нанометров, что соответствует пику цветового треугольника и обеспечивает максимальную широту цветового охвата.
Чтобы улучшить плотность и однородность светоизлучающего слоя, квантовые стержни были сформированы в компактную и гладкую форму. Также для повышения баланса зарядов и уменьшения утечки электронов применялись укороченные лиганды и двухслойный транспортный слой для дырок.
Тестирование продемонстрировало, что новые QRLED обладают эффективностью преобразования электричества в свет в 24% (в то время как у предыдущих моделей этот показатель составлял 22%). Их яркость достигла 89 кандел на ампер, что является наилучшим результатом среди светодиодов данного типа. Зарегистрированная максимальная яркость превысила 500 000 кд/м², что в три раза больше, чем у обычных зеленых светодиодов. Также, заявленный срок службы новых QRLED составляет 22 000 часов, что позволяет использовать их в коммерческих целях.
«Благодаря точной настройке состава, формы и структуры квантовых стержней, а также оптимизации транспортного слоя, нам удалось добиться выдающейся эффективности и яркости зеленых QRLED », — подчеркнул профессор Шривастава. Он добавил, что достигнутый результат подтверждает, что строгий контроль над наноструктурами и интерфейсами может стать ключом к значительным достижениям в оптоэлектронике.