Новое исследование, проведенное учеными из Массачусетского технологического института, может способствовать разработке более энергоэффективных цифровых дисплеев — таких как телевизоры с плоским экраном, гарнитуры дополненной и виртуальной реальности, экраны смартфонов, устройства медицинской визуализации и даже большие поверхности для рассеянного освещения, — которые также воспроизводят более насыщенные и яркие цвета.
Квантовые точки в настоящее время используются в некоторых компьютерных и телевизионных дисплеях с самым высоким качеством изображения. Эффективность этих дисплеев можно было бы еще больше повысить, а процесс их производства — упростить, если бы квантовые точки можно было возбуждать электрическим током, как это было впервые продемонстрировано в структурах светодиодов на квантовых точках (QD-LED) более 20 лет назад.
Однако ограничения по сроку службы этих QD-светодиодов препятствовали их широкому использованию в коммерческих целях.
Новое исследование показывает, что инкапсуляция QD-светодиодов в смолу на основе акрилата может продлить срок их службы за счет минимизации физических повреждений, которые в противном случае возникали бы в процессе работы QD-светодиодов.
Ученые продемонстрировали, что инкапсуляция QD-светодиодов в слой смолы с помощью простого масштабируемого процесса повышает стабильность и производительность. В некоторых устройствах инкапсуляция в смолу позволила увеличить срок службы в 5000 раз. Важно отметить, что исследование выявило фундаментальные причины эффективности инкапсуляции в смолу.
Исследователи разработали метод разрезания крошечного QD-светодиода на нанотонкие срезы, позволяющие увидеть поперечное сечение устройства. Они исследовали эти поперечные срезы с помощью чрезвычайно мощных микроскопов в MIT.nano. Этот точный метод позволил им увидеть, что происходит на наноуровне с ультратонкими слоями материалов, расположенных внутри QD-светодиода.
Они изучили структурные и химические изменения, происходившие в каждом слое красных и синих QD-светодиодов, сравнив поперечные срезы только что изготовленных устройств с поперечными срезами устройств, работавших в форсированном режиме. Исследователи обнаружили, что во время работы три основных функциональных слоя, которые обеспечивают свечение синих QD-светодиодов, разрушаются, их морфология меняется, а толщина уменьшается.
Отдельные квантовые точки также сливаются друг с другом, теряя свою форму. Такое истончение и укрупнение слоя частично вызвано выделением дополнительного количества водорода и кислорода во время работы.
Чтобы предотвратить эту деградацию, они использовали метод, который иногда применяется в промышленности. Они заключили QD-светодиоды в оболочку из смолы на основе акрилата.
Они обнаружили, что этот метод инкапсуляции подавляет выделение водорода и кислорода и препятствует некоторой деградации, которая меняет морфологию слоев синего QD-светодиода.
Исследователи считают, что смола предотвращает образование влаги в облаке газов, окружающем квантовую точку. Эта влага, вероятно, и приводит к разрушению QD-светодиодов.
Присоединяйтесь к нам в Telegram