Физики сделали зеленые светодиоды эффективнее с помощью квантовых стержней

Светодиоды широко используют в электронике уже десятилетиями, их применение позволило значительно снизить энергопотребление экранов и уменьшить их стоимость. Светодиоды на основе квантовых точек (quantum dot light emitting diodes, QLEDs) и квантовых стержней (quantum rod light emitting diodes, QRLEDs) сделали изображение на экранах более ярким и четким за счет точного контроля длины волны света, излучаемой каждым диодом.

QRLED — более юная технология. Зеленое излучение этого типа диодов 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.

Чтобы решить эти проблемы, команда под руководством профессора Абхишека К. Шриваставы (Abhishek K. Srivastava) разработала новый класс квантовых стержней. Ученые точно настроили градиент содержания веществ в сплаве ядра стержня и уменьшили толщину его внешней оболочки. Такая конструкция позволила достичь яркого глубокого зеленого излучения в диапазоне длин волн 515-525 нанометров. Статья об этой разработке опубликована в журнале Advanced Materials.

Переход на «экологичное» светодиодное освещение больше вредит природе, чем бережет ее Светодиоды потребляют намного меньше энергии, чем традиционные газоразрядные лампы, что должно сократить парниковые выбросы. Но при этом светодиодное освещение угрожает здоровью жителей и разрушает… naked-science.ru

Ученые смогли спроектировать стержни с равномерной, гладкой морфологией поверхности и уменьшили их длину. Эти изменения позволили плотно и равномерно укладывать их рядом без пустот. Для нового варианта 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 рассказали о деталях показателей новых QRLED:

— Эффективность преобразования электричества в свет — 24 процента внешнего квантового выхода (external quantum efficiency, EQE) по сравнению с 22 процентами у старых моделей;
— Яркость на единицу энергии — 89 кандел на ампер (превышает показатели всех существующих QRLED);
— Световой поток — в три раза ярче старых зеленых светодиодов. Пик светимости — более 500 000 кандел на квадратный метр;
— Стабильная работа более 22 000 часов.

Структура квантовых стержней состава CdSe/ZnₓCd₁₋ₓS с градиентной оболочкой, равномерной формой и укороченными лигандами / © Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202503476

«Наша работа показывает, что тщательный контроль над составом наностержней и инженерия интерфейсов могут привести к прорыву в оптоэлектронной эффективности. Это открывает путь к созданию высококачественных, энергоэффективных дисплеев с беспрецедентной яркостью и долговечностью», — подытожил профессор Шривастава.