Ученые создали лучший в мире экран, совершив прорыв в технологии синих квантовых точек

Квантовые точки - это светящиеся нанокристаллы - свойство, над которым ученые работали при разработке светодиодов следующего поколения. Когда квантовая точка светится, она создает очень чистый свет с определенной длиной волны красного, синего или зеленого. Обычные светодиоды, которые сегодня используются в экранах наших телевизоров, излучают белый свет, который фильтруется для достижения желаемых цветов, что приводит к менее ярким и мутным цветам.

До сих пор светящиеся синим цветом квантовые точки, которые имеют решающее значение для создания полного диапазона цветов, оказались особенно сложной задачей для исследователей. Тем не менее, исследователь из Университета Торонто (США) доктор Итонг Донг и его сотрудники сделали огромный скачок в области флуоресценции синих квантовых точек, результаты которых они недавно опубликовали в Nature Nanotechnology.

«Идея в том, что если у вас есть синий светодиод, у вас есть все. Мы всегда можем преобразовать свет из синего в зеленый и красный», - говорит Донг. «Допустим, у вас есть зеленый цвет, тогда вы не можете использовать этот свет с меньшей энергией для получения синего».

Прорыв команды привел к созданию квантовых точек, которые излучают зеленый свет при внешней квантовой эффективности (EQE) 22% и синий при 12,3%. Теоретический максимальный КПД близок к 25%, и это первый синий перовскитный светодиод, который, как сообщается, достигает EQE выше 10%.

Доктор Донг работал в области квантовых точек в течение двух лет в исследовательской группе доктора Эдварда Сарджента в Университете Саскачевана. Это удивительное повышение эффективности потребовало времени, необычного производственного подхода и преодоления нескольких научных препятствий.

Методы CLS, в частности GIWAXS на канале HXMA, позволили исследователям проверить структуры, полученные в их пленках с квантовыми точками. Это подтвердило их результаты и помогло прояснить, чего могут достигать структурные изменения с точки зрения характеристик светодиодов.

«CLS был очень полезным. GIWAXS - захватывающая техника», - говорит Донг.

Первой проблемой исследователей была однородность, важная для обеспечения чистого синего цвета и предотвращения движения светодиода в сторону получения зеленого света.

«Мы использовали особый синтетический подход для достижения очень однородной сборки, поэтому каждая отдельная частица имеет одинаковый размер и форму. В целом пленка почти идеальна и полностью поддерживает условия синего излучения», - говорит Донг.

Затем команде нужно было заняться инжекцией заряда, необходимой для возбуждения люминесценции точек. Поскольку кристаллы не очень стабильны, им нужны стабилизирующие молекулы, которые будут действовать как каркас и поддерживать их. Обычно это длинные цепочки молекул, на поверхности которых находится до 18 молекул, не проводящих углерод, что затрудняет получение энергии для производства света.

«Мы использовали специальную структуру поверхности для стабилизации квантовой точки. По сравнению с пленками, изготовленными из длинноцепочечных молекул, закрытых квантовыми точками, наша пленка имеет в 100 раз более высокую проводимость, а иногда даже в 1000 раз выше», - объясняет Донг.

Эта замечательная производительность является ключевым критерием вывода на рынок этих нанокристаллических светодиодов. Однако стабильность остается проблемой, и светодиоды с квантовыми точками страдают от короткого срока службы, пишет RDWorld. Донг взволнован потенциалом поля и добавляет: 

«Мне нравятся фотоны, это интересные материалы, и, ну, эти светящиеся кристаллы просто красивы».