Группа американских ученых совместно со специалистами Samsung нашли способ продлить срок службы синих светодиодов на квантовых точках (QD-LED) более чем в 5000 раз. Метод инкапсуляции в акрилатную смолу подавляет разрушение наноструктур и приближает создание коммерчески жизнеспособных дисплеев, которые будут ярче, экономичнее и долговечнее существующих аналогов.
Квантовые точки представляют собой наноразмерные полупроводниковые кристаллы, способные излучать свет строго определенного цвета. В настоящее время они применяются в дисплеях премиум-класса для улучшения цветопередачи, однако их использование ограничено: для свечения они чаще всего требуют внешней подсветки. Более энергоэффективный подход — прямое электрическое возбуждение, которое лежит в основе QD-LED, — пока не нашел широкого коммерческого применения из-за недостаточной стабильности устройств, особенно при генерации синего цвета.
Основной проблемой остается короткий срок службы синих QD-LED: по сравнению с красными и зелеными аналогами, он ниже в 50–100 раз, что делает такие дисплеи непригодными для длительного использования в бытовой технике.
Чтобы выяснить причины быстрого износа, ученые применили метод послойного анализа, разрезая светодиоды на сверхтонкие срезы и изучая их с помощью мощной микроскопии. Сравнение новых и отработавших устройств показало, что во время работы синих светодиодов происходит деформация и истончение функциональных слоев, а отдельные квантовые точки теряют форму и сливаются друг с другом. Одним из факторов разрушения названо выделение водорода и кислорода внутри структуры.
В качестве решения была протестирована инкапсуляция устройств в защитную акрилатную смолу. Этот технологический прием, применимый в промышленных масштабах, позволил подавить нежелательные химические реакции и структурные изменения. Результаты показали, что срок службы красных QD-LED увеличился в 8 раз, а синих — более чем в 5000 раз.
Авторы отмечают, что инкапсуляция не решает всех проблем деградации, однако дает важное понимание физико-химических процессов, происходящих внутри устройств. Дальнейшие исследования будут направлены на добавление дополнительных слоев и адаптацию найденных решений для других применений, включая сенсоры и лазерные системы. По мнению ученых, эти данные могут ускорить коммерциализацию технологии, которая позволит создавать тонкие, гибкие и энергоэффективные дисплеи с высокой чистотой цветопередачи.
Читайте также: Оптическое межсоединение чипов повышает производительность ИИ-систем в 100 раз.