Лаборатория будущего
Новое исследование MIT может привести к созданию более ярких и энергоэффективных цифровых дисплеев
Учёные MIT и Samsung выяснили, что инкапсуляция квантово-точечных светодиодов акрилатной смолой может значительно продлить срок их службы, особенно для синих светодиодов, что открывает путь к коммерциализации технологии.
Исследователи из MIT совместно с Samsung изучили микроскопические изменения в светодиодах на квантовых точках (QD-LED) и обнаружили, что инкапсуляция устройств акрилатной смолой может существенно повысить их стабильность. Квантовые точки — это полупроводниковые наночастицы, излучающие чистый цветной свет, и они уже используются в некоторых дисплеях с наилучшим качеством изображения. Однако ограниченный срок службы QD-LED, особенно синих, препятствует их широкому коммерческому применению.
В работе, опубликованной в Science Advances, учёные разработали метод получения нанотонких срезов QD-LED для изучения поперечного сечения под мощными микроскопами. Сравнивая свежие устройства с теми, что работали в режиме перегрузки, они обнаружили, что в синих QD-LED три основных функциональных слоя деградируют: меняется морфология, уменьшается толщина, а квантовые точки сливаются, теряя форму. Это разрушение частично вызвано выделением дополнительного водорода и кислорода во время работы.
Инкапсуляция акрилатной смолой, нанесённая простым и масштабируемым способом, подавляет выделение водорода и кислорода и замедляет деградацию. В некоторых устройствах это привело к увеличению срока службы синих QD-LED более чем в 5000 раз, а красных — в восемь раз. Исследователи предполагают, что смола предотвращает образование влаги в газовой среде вокруг квантовых точек, которая, возможно, вызывает разрушение. Однако эксперименты показали, что инкапсуляция не устраняет все источники деградации.
По словам Владимира Буловича, профессора MIT и старшего автора исследования, понимание механизмов модификации QD-LED открывает возможность устранить препятствия для коммерциализации. Технология может обеспечить источник света с беспрецедентной чистотой цвета, тонкий и большой площади, что способно изменить производство дисплеев и освещения. В дальнейшем учёные планируют добавлять дополнительные слои для повышения эффективности и стабильности, а также применять полученные знания в сенсорах, лазерах и других областях.