Швейцарские учёные предложили технологию, которая в два раза увеличивает интенсивность свечения светодиодов на квантовых точках. Тем самым большеформатные дисплеи на QLED могут двукратно снизить потребление или стать намного ярче.
Свечение пластинки синим светом, возбуждаемым в материале ультрафиолетовой подсветкой (ETH Zurich / Jakub Jagielski)
Традиционная технология производства светодиодов на квантовых точках предполагает изготовление слоя или нескольких слоёв из нанокристаллов сферической формы. Подобные формы означают, что возбуждаемый в нанокристаллах свет распространяется во все стороны, а не только перпендикулярно по направлению к наблюдателю. Очевидно, что это ведёт к потерям и лишним затратам энергии. В нужном направлении распространяется только около 20 % света.
Учёные из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH) предложили технологию, которая может в два и более раз увеличить интенсивность свечения светодиодов на квантовых точках. Но прежде мы уточним, что речь идёт именно о светодиодах, в которых слой с квантовыми точками в зависимости от материала может излучать свет заданного цвета: синий, зелёный или красный (жёлтый или оранжевый). Обозначение QLED в данной заметке (и в оригинале) не следует путать с технологией Samsung QLED, которая для формирования цветных экранов использует «монохромные» QLED, накладные цветные фильтры и LCD-панели.
Технология ETH предполагает использование ультрафиолетового источника свечения и несколько материалов с квантовыми точками, каждый из которых возбуждает свет заданной длины волны (цвет). Из таких QLED можно сформировать полноценную триаду. Изобретение швейцарских учёных позволит существенно снизить потребление дисплеев из массивов таких триад. Для этого они научились формировать вместо сферических плоские нанопластинки с квантовыми точками. Более того, если нанопластинки располагать в несколько слоёв друг над другом, то интенсивность свечения существенно возрастает.
Проблема крылась в том, что нанопластинки, расположенные одним слоем, возбуждают свет в одном направлении перпендикулярно своей поверхности, но если сверху для увеличения интенсивности излучения наложить второй слой нанопластинок, то за счёт квантовых взаимодействий между слоями свет начинает распространяться в других направлениях. Учёные преодолели эту трудность и научились изолировать пластинки друг от друга тонкой прослойкой толщиной 0,65 нм. Размеры самих пластинок составили 2,4 нм.
Представленная структура и технология производства QLED позволили увеличить передачу возбуждаемого в материале с квантовыми точками света в направлении наблюдателя до 40 % или в два раза по сравнению с обычной технологией производства. Этого удалось добиться для синего, зелёного, жёлтого и оранжевого цветов. Для красного цвета это пока сделать не получилось.
По словам учёных, по новой технологии светодиоды QLED изготавливаются в одном цикле, что обещает сделать производство менее затратным. Также за счёт многослойного расположения излучающих слоёв можно увеличить интенсивность свечения обычных светодиодов, но это, как раз, потребует увеличения производственных циклов. Обычные светодиоды станут ярче, но будут дороже.
