LED-Leuchten sind zu einer allgegenwärtigen Beleuchtungslösung für Privathaushalte und Unternehmen geworden, aber traditionelle LEDs haben ihre Mängel dokumentiert, wenn es um große, hochauflösende Displays geht.LED-Anzeigenverwenden hohe Spannungen und ein Faktor, der als interne Leistungsumwandlungseffizienz bezeichnet wird, ist niedrig, was bedeutet, dass die Energiekosten für den Betrieb des Displays hoch sind, die Lebensdauer des Displays nicht lang ist und es zu heiß werden kann.
In einem in Nano Research veröffentlichten Artikel skizzieren die Forscher, wie ein technologischer Fortschritt namens Quantenpunkte einige dieser Herausforderungen bewältigen könnte.Quantenpunkte sind winzige künstliche Kristalle, die als Halbleiter fungieren.Aufgrund ihrer Größe haben sie einzigartige Eigenschaften, die sie in der Display-Technologie nützlich machen können.
Xing Lin, Assistenzprofessor für Informationswissenschaft und Elektrotechnik an der Universität Zhejiang, sagte traditionellLED-Anzeigeerfolgreich in Bereichen wie Displays, Beleuchtung und optische Kommunikation.Allerdings sind die Techniken zur Gewinnung hochwertiger Halbleitermaterialien und -geräte sehr energie- und kostenintensiv.Kolloidale Quantenpunkte bieten eine kostengünstige Möglichkeit, Hochleistungs-LEDs mit kostengünstigen Lösungsverarbeitungstechniken und Materialien chemischer Qualität zu bauen.Darüber hinaus übertreffen kolloidale Quantenpunkte als anorganische Materialien emittierende organische Halbleiter in Bezug auf die langfristige Betriebsstabilität.
Alle LED-Displays bestehen aus mehreren Schichten.Eine der wichtigsten Schichten ist die Emissionsschicht, in der elektrische Energie in farbiges Licht umgewandelt wird.Als Emissionsschicht verwendeten die Forscher eine einzelne Schicht aus Quantenpunkten.Typischerweise ist die kolloidale Quantenpunkt-Emissionsschicht wegen der schlechten Leitfähigkeit von kolloidalen Quantenpunkt-Festkörpern die Quelle von Spannungsverlusten.Durch die Verwendung einer einzigen Schicht aus Quantenpunkten als Emissionsschicht spekulieren die Forscher, dass sie die Spannung auf das Maximum reduzieren könnten, um diese Displays mit Strom zu versorgen.
Ein weiteres Merkmal von Quantenpunkten, das sie ideal für LED macht, ist, dass sie ohne Mängel hergestellt werden können, die ihre Effizienz beeinträchtigen würden.Quantenpunkte können ohne Verunreinigungen und Oberflächendefekte entworfen werden.Laut Lin können Quantenpunkt-LEDs (QLED) bei Stromdichten, die für Anzeige- und Beleuchtungsanwendungen geeignet sind, interne Leistungsumwandlungseffizienzen von nahezu eins erreichen.Herkömmliche LEDs, die auf epitaktisch gewachsenen Halbleitern basieren, zeigen einen starken Abfall des Wirkungsgrads innerhalb des gleichen Stromdichtebereichs.Es ist gut fürLED-Display-Industrie.Dieser Unterschied rührt von der Defektfreiheit hochwertiger Quantenpunkte her.
Die relativ niedrigen Kosten für die Herstellung von Emissionsschichten mit Quantenpunkten und die Möglichkeit, optische Techniken zur Verbesserung der Lichtextraktionseffizienz von QLED einzusetzen, könnten, so vermuten die Forscher, herkömmliche LEDs, die in Beleuchtung, Displays und mehr verwendet werden, effektiv verbessern.Aber es gibt noch mehr Forschung zu tun, und aktuelle QLED haben einige Mängel, die überwunden werden müssen, bevor sie weit verbreitet werden können.
Laut Lin hat die Forschung gezeigt, dass Wärmeenergie extrahiert werden kann, um die Effizienz der elektrooptischen Leistungsumwandlung zu verbessern.Allerdings ist die Geräteleistung in diesem Stadium alles andere als ideal im Sinne von relativ hohen Betriebsspannungen und niedrigen Stromdichten.Diese Schwächen können überwunden werden, indem man nach besseren Ladungstransportmaterialien sucht und die Grenzfläche zwischen Ladungstransport- und Quantenpunktschichten gestaltet.Das ultimative Ziel – Elektrolumineszenz-Kühlvorrichtungen zu realisieren – sollte QLED-basiert sein.
Postzeit: 21. September 2022