Стъкло, покрито с няколко слоя полупроводникови нанопластини, излъчва синя светлина
(снимка: ETH Zurich / Jakub Jagielski))
Швейцарски учени предложиха технология, която удвоява интензивността на светене на светодиодите на база квантови точки. По този начин може да се намали наполовина потреблението на широкоформатните QLED дисплеи или те да станат много по-ярки.
Традиционната технология за производство на светодиоди върху квантови точки използва един или няколко слоя от сферични нанокристали. При такава форма на светодиодите възбудената в нанокристалите светлина се разпространява във всички посоки, а не само перпендикулярно към зрителя. Очевидно това води до загуби и допълнителни разходи за енергия. Само около 20% от светлината се движи в правилната посока.
Учени от Швейцарското висше техническо училище в Цюрих (ETH) предлагат технология, която може да увеличи два или повече пъти интензивността на светене на светодиодите на база квантови точки. Става въпрос за светодиоди, при които слой с квантови точки може да излъчва – в зависимост от материала – светлина с определен цвят: синя, зелена или червена (жълта или оранжева). Обозначението QLED в описанието на учените не трябва да се бърка с технологията Samsung QLED, която при формиране на цветните екрани използва „монохромни” QLED, наложени цветни филтри и LCD панели.
Технологията на ETH използва ултравиолетов източник на светлина и няколко материала с квантови точки, всеки от които възбужда светлина с дадена дължина на вълната (цвят). От такива QLED може да се формира пълноценна триада. Изобретението на швейцарските учени има потенциал значително да намали консумацията на дисплеите, съставени от масиви такива триади.
За целта изследователите формират плоски нанопластини с квантови точки вместо сферични. Освен това, ако нанопластините са поставят на няколко слоя един над друг, интензитетът на луминисценцията се увеличава значително.
Учените е трябвало да преодолеят ключов проблем – нанопластините, разположени в един слой, възбуждат светлина в една посока, перпендикулярна на повърхността им, но ако отгоре се приложи втори слой нанопластини, за да се увеличи интензивността на излъчването, тогава светлината започва да се разпространява в други посоки поради квантовите взаимодействия между слоевете. Но изследователите са успели да изолират плочите една от друга с тънък слой с дебелина 0,65 нм, докато самите плочи имат дебелина 2,4 нм.
Представената QLED структура и технология за производство позволяват да се увеличи предаваната светлина, която се излъчва от материал с квантови точки, по посока на зрителя с до 40% или два пъти повече, в сравнение с конвенционалната производствена технология. Това вече е постигнато за синята, зелената, жълтата и оранжевата светлина, но все още не и за червената.
Според учените, с новата технология QLED светодиодите могат да се произвеждат в един цикъл, а това обещава по-евтино производство. Също така, поради многослойното подреждане на излъчващите слоеве, е възможно да се повиши осветеността на конвенционалните светодиоди, но това ще изисква увеличаване и на производствените цикли. Обикновените светодиоди ще станат по-ярки, но ще са и по-скъпи.