נורות LED הפכו לפתרון תאורה בכל מקום עבור בתים ועסקים, אך LED מסורתיים תיעדו את החסרונות שלהם בכל הנוגע לצגים גדולים ברזולוציה גבוהה.צגי LEDהשתמש במתחים גבוהים וגורם הנקרא יעילות המרת הספק פנימית הוא נמוך, מה שאומר שעלות האנרגיה של הפעלת הצג גבוהה, אורך חיי התצוגה אינו ארוך, והיא עלולה להתחמם מדי.
במאמר שפורסם ב-Nano Research, החוקרים מתארים כיצד התקדמות טכנולוגית הנקראת נקודות קוונטיות יכולה להתמודד עם חלק מהאתגרים הללו.נקודות קוונטיות הן גבישים מלאכותיים זעירים הפועלים כמוליכים למחצה.בשל גודלם, יש להם מאפיינים ייחודיים שיכולים להפוך אותם לשימושיים בטכנולוגיית תצוגה.
שינג לין, עוזר פרופסור למדעי מידע והנדסת אלקטרוניקה באוניברסיטת ג'ג'יאנג, אמר מסורתיתצוגת לדהצליחו בתחומים כמו תצוגה, תאורה ותקשורת אופטית.עם זאת, הטכניקות המשמשות להשגת חומרים ומכשירים מוליכים למחצה באיכות גבוהה הן מאוד עתירות אנרגיה ומחירות.נקודות קוונטיות קולואידיות מציעות דרך חסכונית לבנות LED בעל ביצועים גבוהים באמצעות טכניקות עיבוד פתרונות זולות וחומרים בדרגה כימית.יתר על כן, כחומרים אנאורגניים, נקודות קוונטיות קולואידיות עולות על מוליכים למחצה אורגניים פולטים במונחים של יציבות תפעולית ארוכת טווח.
כל צגי ה-LED מורכבים ממספר שכבות.אחת השכבות החשובות ביותר היא השכבה הפולטת, שבה אנרגיה חשמלית הופכת לאור צבעוני.החוקרים השתמשו בשכבה אחת של נקודות קוונטיות כשכבת הפליטה.בדרך כלל, שכבת פליטת הנקודה הקולואידית היא המקור לאובדן מתח בגלל המוליכות הירודה של מוצקי נקודות קוונטיות קולואידיות.על ידי שימוש בשכבה אחת של נקודות קוונטיות כשכבה הפולטת, החוקרים משערים שהם יכולים להפחית את המתח למקסימום כדי להפעיל את הצגים הללו.
תכונה נוספת של נקודות קוונטיות שהופכת אותן לאידיאליות עבור LED היא שניתן לייצר אותן ללא כל פגמים שישפיעו על יעילותן.ניתן לעצב נקודות קוונטיות ללא זיהומים ופגמים משטחים.לדברי לין, LED נקודות קוונטיות (QLED) יכול להשיג יעילות המרת הספק פנימית של כמעט אחדות בצפיפות זרם המתאימות ליישומי תצוגה ותאורה.LED קונבנציונלי המבוסס על מוליכים למחצה שגדלו בצורה אפיטקסיאלית, מציגים גלגול יעילות חמור באותו טווח צפיפות זרם.זה טוב לתעשיית תצוגת LED.הבדל זה נובע מהאופי נטול הפגמים של נקודות קוונטיות באיכות גבוהה.
העלות הנמוכה יחסית של ייצור שכבות פולטות עם נקודות קוונטיות והיכולת להשתמש בטכניקות הנדסה אופטית כדי לשפר את יעילות מיצוי האור של QLED, חושדים החוקרים, עשויה לשפר ביעילות את ה-LED המסורתי המשמש בתאורה, תצוגות ועוד.אבל עדיין יש עוד מחקר לעשות, ול-QLED הנוכחי יש כמה חסרונות שצריך להתגבר עליהם לפני שניתן יהיה לאמץ אותם באופן נרחב.
לדברי לין, המחקר הראה שניתן להפיק אנרגיה תרמית כדי לשפר את היעילות של המרת הספק אלקטרו-אופטית.עם זאת, ביצועי המכשיר בשלב זה רחוקים מלהיות אידיאליים במובן של מתחי פעולה גבוהים יחסית וצפיפות זרם נמוכה.ניתן להתגבר על חולשות אלו על ידי חיפוש חומרים טובים יותר להובלת מטען ועיצוב הממשק בין הובלת מטען לשכבות נקודות קוונטיות.המטרה הסופית - לממש התקני קירור אלקטרו-לומינסנטי - צריכה להיות מבוססת QLED.
זמן פרסום: 21 בספטמבר 2022