Назад
Всегда рады ответить на все ваши вопросы
materials@ostec-group.ru

Светодиоды на квантовых точках (QLED) достигли максимального теоретического уровня эффективности

31.05.2013
Светодиоды на квантовых точках (Quantum dot LED, QLED) – это перспективная технология для создания больших дисплеев, применяемых в производстве телевизоров, мобильных телефонов и цифровых камер. Однако наивысшие показатели QLED недотягивают до показателей другой технологии производства больших LED-дисплеев – органических светодиодов (OLED). В рамках нового исследования ученые разработали новый тип QLED с наивысшими на сегодняшний день уровнями эффективности и яркости, сравнимыми с эталонными фосфоресцентными OLED. Внешний квантовый выход новых QLED, равный 18%, более чем в два раза превышает текущие наивысшие показатели, известные исследователям (8%). Показатели эффективности также близки к теоретическому максимуму любого плоского тонкопленочного LED, составляющему 20%.

Работы были проведены исследователем Бенджамином С. Мэшфордом (Benjamin S. Mashford) с соавторами из подразделения компании QD Vision, расположенного в Лексингтоне, шт. Массачусетс, и исследователями из Массачусетского технологического института. Компания QD Vision производит компоненты освещения и дисплеев, чьи продукты сегодня используются в телевизорах Sony Triluminos. Научный труд исследователей опубликован в недавнем выпуске журнала «Nature Photonics».

QLED и OLED имеют уникальные преимущества, однако QLED особенно привлекательны за счет малой толщины и простой настройки цветности, обеспечиваемых изменением размера квантовой точки, контролирующей испускаемую длину волны. QLED, как правило, включающие органические и искусственные материалы, также служат дольше, чем OLED, содержащие только органические материалы.

Типичные QLED имеют три слоя: внутренний слой из квантовых точек, первый внешний слой, переносящий электроны и второй внешний слой, осуществляющий транспорт дырок. Под воздействием электрического тока на внешние слои, электроны и дырки перемещаются на слой квантовых точек, где они захватываются квантовыми точками и осуществляют рекомбинацию. Рекомбинация одного электрона и одной дырки внутри квантовой точки приводит к эмиссии фотона.

Как пишут исследователи в своей статье, ключевым требованием получения высокоэффективного QLED является наличие квантовых точек с высоким квантовым выходом для обеспечения электролюминесценции и структурой устройства, оптимизированной для эффективной инжекции заряда.

Для соблюдения данных требований, исследователи использовали слой, включающий шестинанометровые квантовые точки из селенида кадмия и слой транспорта электронов из нанокристаллов ZnO. Исследователи создали четыре различные версии QLED, каждая с разной толщиной квантовых точек (15, 30, 45, или 60 нм).

Эксперименты показали, что даже малые изменения толщины квантовых точек приводят к сильным вариациям производительности QLED. Наивысшую эффективность, составившую 18%, показал QLED с толщиной пленки из квантовых точек в 45 нанометров. Это наиболее эффективный красный светодиод из когда-либо созданных с использованием эмиттерного слоя, обработанного раствором. Кроме того, QLED работают с высокой степенью яркости при низком напряжении питания (1,5 В).

Как объясняют исследователи, изменение толщины пленки из квантовых точек изменяет расстояние между квантовыми точками и заряд транспортных слоев: чем тоньше пленка квантовых точек, тем больше квантовых точек вступает в электрический контакт с внешними слоями.

«Самая важная задача, которую необходимо решить в области QLED, особенно на текущем этапе – улучшение надежность или увеличение срока службы устройств, - прокомментировал Сет Кои-Салливан (Seth Coe-Sullivan), сооснователь и технический директор подразделения квантовых точек. - Устройства на данном уровне развития технологии работают достаточно долго для использования в нишевых приложениях, но не достаточно для использования в продукции широкого потребления».

Компания QD Vision продолжит работать над улучшением производительности QLED и повышением их пригодность для массового производства как в видимой области, так и в рамках устройств с использованием инфракрасного диапазона.