LED-lampen zijn een alomtegenwoordige verlichtingsoplossing voor huizen en bedrijven geworden, maar traditionele LED's hebben hun tekortkomingen gedocumenteerd als het gaat om grote schermen met een hoge resolutie.LED-displaysgebruik hoge spanningen en een factor genaamd interne stroomconversie-efficiëntie is laag, wat betekent dat de energiekosten van het gebruik van het scherm hoog zijn, de levensduur van het scherm niet lang is en het te heet kan worden.
In een paper gepubliceerd in Nano Research schetsen de onderzoekers hoe een technologische vooruitgang, quantum dots genaamd, een aantal van deze uitdagingen zou kunnen aanpakken.Quantum dots zijn kleine kunstmatige kristallen die fungeren als halfgeleiders.Vanwege hun grootte hebben ze unieke eigenschappen waardoor ze bruikbaar kunnen zijn in displaytechnologie.
Xing Lin, assistent-professor informatica en elektronische engineering aan de universiteit van Zhejiang, zei traditioneelLed schermzijn succesvol geweest op gebieden als display, verlichting en optische communicatie.De technieken die worden gebruikt om hoogwaardige halfgeleidermaterialen en -apparaten te verkrijgen, zijn echter zeer energie-intensief en kostenintensief.Colloïdale kwantumdots bieden een kosteneffectieve manier om hoogwaardige LED's te bouwen met behulp van goedkope oplossingsverwerkingstechnieken en materialen van chemische kwaliteit.Bovendien overtreffen colloïdale kwantumdots, als anorganische materialen, emissieve organische halfgeleiders in termen van operationele stabiliteit op de lange termijn.
Alle LED-displays zijn opgebouwd uit meerdere lagen.Een van de belangrijkste lagen is de emissieve laag, waar elektrische energie wordt omgezet in kleurrijk licht.De onderzoekers gebruikten een enkele laag quantum dots als emissielaag.Doorgaans is de colloïdale kwantumdot-emissielaag de bron van spanningsverlies vanwege de slechte geleidbaarheid van colloïdale kwantumdot-vaste stoffen.Door een enkele laag kwantumdots als emissieve laag te gebruiken, speculeren de onderzoekers dat ze de spanning tot het maximum kunnen verlagen om deze schermen van stroom te voorzien.
Een ander kenmerk van kwantumdots dat ze ideaal maakt voor LED, is dat ze kunnen worden vervaardigd zonder defecten die hun efficiëntie zouden kunnen beïnvloeden.Quantum dots kunnen worden ontworpen zonder onzuiverheden en oppervlaktedefecten.Volgens Lin kan quantum dot LED (QLED) interne stroomconversie-efficiënties van bijna één bereiken bij stroomdichtheden die geschikt zijn voor weergave- en verlichtingstoepassingen.Conventionele LED's op basis van epitaxiaal gegroeide halfgeleiders vertonen een ernstig rendementsverlies binnen hetzelfde stroomdichtheidsbereik.Het is goed voorLED-display-industrie.Dit verschil komt voort uit het defectvrije karakter van hoogwaardige kwantumdots.
De relatief lage kosten van het produceren van emissieve lagen met kwantumstippen en de mogelijkheid om optische engineeringtechnieken te gebruiken om de lichtextractie-efficiëntie van QLED te verbeteren, vermoeden de onderzoekers, kunnen traditionele LED's die worden gebruikt in verlichting, beeldschermen en meer effectief verbeteren.Maar er moet nog meer onderzoek worden gedaan en de huidige QLED heeft enkele tekortkomingen die moeten worden verholpen voordat ze op grote schaal kunnen worden toegepast.
Volgens Lin heeft het onderzoek aangetoond dat thermische energie kan worden onttrokken om de efficiëntie van elektro-optische stroomomzetting te verbeteren.De prestaties van het apparaat in dit stadium zijn echter verre van ideaal in de zin van relatief hoge bedrijfsspanningen en lage stroomdichtheden.Deze zwakheden kunnen worden overwonnen door betere materialen voor ladingstransport te zoeken en de interface tussen ladingstransport- en quantumdot-lagen te ontwerpen.Het uiteindelijke doel - het realiseren van elektroluminescente koelapparaten - moet QLED-gebaseerd zijn.
Posttijd: 21 september 2022