Новые квантовые стержневые светодиоды (QRLED) сделают экраны смартфонов и телевизоров ярче и красочнее

Команда разработала исключительно эффективные и яркие зеленые QRLED. Они светят в три раза ярче предыдущих моделей, достигая рекордных уровней пиковой яркости. Автор: Гонконгский университет науки и технологии

Исследователи из Инженерной школы Гонконгского университета науки и технологии (HKUST) совершили прорыв в технологии дисплеев, создав самые яркие и энергоэффективные квантовые стержневые светодиоды (QRLED) в мире. Эти светодиоды нового поколения обеспечивают оптимизированное глубокое зеленое свечение на вершине цветового треугольника, что позволяет добиться беспрецедентной чистоты цвета и максимально широкой цветовой гаммы.

Обладая увеличенным сроком службы и втрое большей яркостью по сравнению с предыдущими моделями, эти передовые источники света обеспечивают энергоэффективное, сверхъяркое изображение для смартфонов, телевизоров и устройств AR/VR, одновременно улучшая цветопередачу.

Светодиоды (LED) десятилетиями широко используются в электронике. Последние достижения в области квантовых материалов привели к появлению квантовых точек (QLED) и QRLED. Обе технологии обеспечивают узкую полосу излучения и высокую чистоту цвета, превосходя традиционные LED. При этом QRLED демонстрируют более высокую эффективность вывода света.

Однако у QRLED есть свои проблемы: зеленое свечение уступает QLED из-за неэффективной инжекции заряда, утечки электронов на границах раздела и структурных ограничений, таких как толстые изолирующие оболочки и длинные органические лиганды (молекулы, присоединенные к поверхности наностержня), которые затрудняют транспорт заряда и стабильность.

Чтобы решить эти проблемы, команда под руководством профессора Абхишека К. Шриваставы, доцента кафедры электроники и компьютерной инженерии, разработала новый класс зеленых квантовых стержней с градиентной структурой сплава и минимальной толщиной внешней оболочки. Эта конструкция обеспечивает сверхъяркое глубокое зеленое свечение (515–525 нм) на пике цветового треугольника, максимизируя цветовой охват.

Кроме того, исследователи создали стержни с однородной, гладкой морфологией и уменьшенной длиной, что позволило добиться плотной упаковки без пустот. Другие инновации включают более короткие органические лиганды и двухслойный транспортный слой для дырок, что улучшает баланс заряда и снижает утечку электронов, повышая эффективность и стабильность.

Исследование под названием «Высокоэффективные и стабильные зеленые квантовые стержневые светодиоды, созданные с помощью инженерии материалов и инжекции заряда» недавно было опубликовано в журнале Advanced Materials.

«Мы успешно разработали исключительно эффективные и яркие зеленые QRLED, точно настроив состав, морфологию, форму и структуру лигандов квантовых стержней, а также рационально спроектировав транспортный слой для дырок в устройстве», — пояснил профессор Шривастава, ведущий автор статьи.

Это изобретение достигло высоких показателей в следующих областях:

• Рекордная эффективность: преобразование электричества в свет с эффективностью 24% (по сравнению с 22% у предыдущих моделей).
• Непревзойденная яркость на единицу энергии: 89 кд/А (кандел на ампер), что превосходит все существующие QRLED.
• Сверхъяркий выход: свечение в 3 раза ярче старых зеленых светодиодов с пиковой яркостью свыше 500 000 кд/м².
• Прорыв в долговечности: срок службы превышает 22 000 часов, что делает технологию пригодной для коммерческого использования.

Зеленые квантовые стержни CdSe/ZnₓCd₁₋ₓS с градиентной оболочкой, однородной формой и укороченными лигандами обеспечивают высокий квантовый выход фотолюминесценции (PLQY) и эффективную инжекцию заряда. В сочетании с двухслойной структурой транспортного слоя для дырок, подавляющей утечку электронов и улучшающей инжекцию дырок, полученные QRLED достигают 24% EQE, яркости >500 000 кд/м² и срока службы T₅₀ >22 000 часов, что открывает путь к высокопроизводительным дисплеям. Автор: Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202503476

«Наша работа демонстрирует, что тщательный контроль состава наностержней и инженерия границ раздела могут привести к революционным достижениям в оптоэлектронных характеристиках. Это открывает путь к созданию высокоразрешающих, энергоэффективных дисплеев с беспрецедентной яркостью и долговечностью», — сказал профессор Шривастава.

Дополнительная информация: Максим Ф. Проданов и др., Highly Efficient and Stable Green Quantum Rod LEDs Enabled by Material and Charge Injection Engineering, Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202503476

Источник: Гонконгский университет науки и технологии