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蘇黎世聯邦理工學院開發出高強度單向發射QLED光源
2020-01-22

[據物理學組織網站2020年1月20日報道] 蘇黎世聯邦理工學院首次開發出單向發射高強度光源,進一步減少了量子點發光二極管(QLED)顯示屏的散射損耗,提升了能源效率。

QLED顯示屏的顏色是由量子點技術產生的,已經上市幾年了,以明亮、強烈的顏色而聞名。蘇黎世聯邦理工學院的研究人員現在已經開發出一種提高QLEDs能源效率的技術,通過使二極管內部的光散射損耗最小化,產生的大部分光被發射到外部。

傳統的QLEDs由大量的球形半導體納米晶體組成,稱為量子點。在屏幕上,當這些球形納米晶體被紫外線激發時,它們將發出可見范圍內的彩色光,每個納米晶體產生的光的顏色取決于材料的組成。

然而,球狀納米晶體發出的光在屏幕內部向各個方向散射,大約只有20%的光才能被觀測到。為了提高該技術的能源效率,研究人員多年來一直在努力開發只朝一個方向(朝前,朝觀察者)發光的納米晶體——而且已經有一些這樣的光源存在了。但這些光源不是球形晶體,而是由超薄的納米片晶組成,它們只向一個方向發光:垂直于片晶的平面。

如果這些納米片晶排列成一層,它們就會產生相對微弱的光,這對屏幕來說是不夠的。為了增加光強,研究人員正試圖在這些納米片晶上疊加幾層,然而這種方法的問題在于不同層的片晶之間開始相互作用,光的發射不是一個方向,而是所有方向。

堆疊并彼此隔離

蘇黎世聯邦理工學院的技術化學教授Chih-Jen Shih以及其研究團隊已經將極薄(2.4納米)的片晶堆疊起來,并使它們彼此之間被更薄(0.65納米)的有機分子絕緣層隔開。有機分子層阻止了量子物理的相互作用,這意味著即使在疊加的情況下,片晶也主要只向一個方向發光。

該研究被發表在《自然通訊》雜志上,第一作者Jakub Jagielski解釋說:“堆積的片晶越多,光線就越強烈,這使我們能夠在不是失去單向性能的情況下增加強度。”

能源效率非常高的的藍光

研究人員應用該技術已經制造出了藍色、綠色、黃色和橙色的光源。但是紅色光目前還無法實現。

采用該技術所產生的藍光,約有20%能夠被利用,這是傳統QLED技術的2倍。“這意味著我們的技術只需要一半的能量就可以產生一定強度的光,”Shih教授說。然而,對于其他顏色,迄今為止獲得的效率增益更小,因此科學家們正在進行進一步的研究,以增加這一點。

與傳統的發光二極管相比,這項新技術還有一個優勢,正如科學家們所強調的那樣:這種新型的堆疊式發光二極管很容易生產。通過將幾個發光層疊加在一起,還可以提高傳統led的亮度然而,這需要一層一層地完成,這使得生產更加復雜。(國家工業信息安全發展研究中心 李茜楠

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