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香港科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)新一代QRLEDs，光亮、節(jié)能突破新高度

編輯： 2025-07-17 14:58:49 瀏覽：5332 來(lái)源：香港科技大學(xué)

據(jù)香港科技大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱科大）官網(wǎng)消息，香港科技大學(xué)工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)突破顯示技術(shù)瓶頸，成功研發(fā)出全球最光亮、最節(jié)能的量子棒發(fā)光二極體（QRLED）。這款新世代QRLED，在色域三角形頂端的深綠區(qū)域展現(xiàn)出高亮度綠光，呈現(xiàn)前所未有的色彩精準(zhǔn)度及色域范圍，更比以往型號(hào)的亮度提升3倍及更長(zhǎng)壽命，能為智能手機(jī)、電視及擴(kuò)增實(shí)境設(shè)備（AR/VR）帶來(lái)更節(jié)能及栩栩如生的視覺(jué)體驗(yàn)。

團(tuán)隊(duì)研發(fā)出高效、高亮度的綠色發(fā)光QRLED，亮度較舊型號(hào)QRLED提升3倍，達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的峰值亮度水平。

發(fā)光二極體（LED）在過(guò)去數(shù)十年已廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品。隨著量子材料技術(shù)日新月異，量子點(diǎn)發(fā)光二極體（QLED）與量子棒發(fā)光二極體（QRLED）亦急速發(fā)展。與傳統(tǒng)LED相比，它們發(fā)射頻寬較窄，能釋放出更高純度色彩，而其中QRLED具有較高的光取出效率。然而，QRLED發(fā)展仍存在諸多限制，例如是在綠色發(fā)光效能不及QLED，這是受制于電荷注入效率低，以及界面處電子泄漏，再加上在納米晶體上有厚實(shí)的絕緣殼層與長(zhǎng)鏈有機(jī)配體（附著在納米棒表面的分子）等結(jié)構(gòu)性障礙，阻礙電荷傳輸及穩(wěn)定性。

為了解決這些問(wèn)題，由科大電子及計(jì)算機(jī)工程學(xué)系副教授Abhishek K. SRIVASTAVA領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，開(kāi)發(fā)出一款創(chuàng)新的綠色發(fā)光量子棒，其特點(diǎn)是采用特制的核—梯度合金結(jié)構(gòu)，大大削薄納米晶體上的絕緣殼層，此設(shè)計(jì)有助在最亮的綠光波長(zhǎng)（515 - 525 納米）也能呈現(xiàn)色彩三角形中的深綠區(qū)域，將顯示色域擴(kuò)展至極致。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出均勻、光滑、較短的量子棒形狀，使其薄膜外殼能減少空隙緊密地排列。團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了更短的有機(jī)配體及雙層空穴傳輸層，改善了電荷平衡并抑制電子泄漏，大幅提高元件效率與穩(wěn)定性。

作為論文的通訊作者，Srivastava教授解釋道：「在這項(xiàng)研究中，我們精確地設(shè)計(jì)量子棒的成分、形態(tài)、形狀和配體結(jié)構(gòu)，并重組器件的空穴傳輸層，最終成功開(kāi)發(fā)出高效率、高亮度的綠色發(fā)光QRLED。」

此項(xiàng)創(chuàng)新發(fā)明在以下各方面均表現(xiàn)卓越：

電力轉(zhuǎn)換效率創(chuàng)新高：大幅提升電力轉(zhuǎn)換為光能的效率，其外量子效率（EQE）達(dá)到24%，較舊有型號(hào)的22%提升。
電流效率超越前代：產(chǎn)生89 cd A?¹（坎德拉/安培）的電流效率，即衡量每安培電流通過(guò)器件時(shí)所產(chǎn)生的亮度，超越目前市面上所有QRLED產(chǎn)品，能源效益表現(xiàn)卓越。
超高亮度輸出：亮度較舊型綠光LED提升3倍，峰值亮度更突破500,000 cd m?²，呈現(xiàn)更為明亮鮮艷的視覺(jué)效果。
壽命大幅延長(zhǎng)：使用壽命長(zhǎng)達(dá) 22,000 小時(shí)以上，相較于過(guò)往 QRLED 產(chǎn)品耐用度更勝以往。

具有梯度殼層、均勻形狀和縮短配體的綠色發(fā)光CdSe/Zn?Cd???S量子棒實(shí)現(xiàn)了高光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY），并達(dá)到高效的電荷注入。再配合雙層空穴傳輸層結(jié)構(gòu)后，它成功地抑制了電子泄漏，并增強(qiáng)空穴注入。由此所得的QRLED創(chuàng)下24%的EQE、>500,000 cd/m²的亮度，以及>22,000小時(shí)的T??壽命，有助推動(dòng)高性能顯示技術(shù)的發(fā)展。

Abhishek K. SRIVASTAVA教授（前排中間）、Maksym PRODANOV博士（前排右二）和Kumar MALLEM（前排左二）與其研究團(tuán)隊(duì)成員合影。Prodan博士手持的三個(gè)瓶子內(nèi)，載有量子棒材料。Mallem則手持綠色發(fā)光QRLED樣本。