難題破解量子點LED技術迎來商業化曙光

2026-07-14 | 來源: 煎蛋網 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

發光二極管技術已經深度融入現代生活，從手機屏幕到大型顯示器隨處可見，但追求更純淨色彩、更高能效和更長壽命的腳步從未停止。近期，來自麻省理工學院、利物浦大學等機構的研究人員在量子點發光材料與成像檢測領域取得了兩項重要突破。

量子點是一種納米級半導體顆粒，能夠發出極其純淨的有色光。雖然市面上已有一些頂尖顯示器使用了量子點技術，但如果能直接通過電激發量子點使其發光，即采用量子點發光二極管結構，顯示器的能效將進一步提升，制造工藝也會變得簡單。然而，這類設備尤其是藍光量子點發光二極管的運行壽命一直達不到商用要求，這成了制約其大規模普及的瓶頸。

麻省理工學院與三星公司旗下的三星綜合技術院展開了合作研究。Zhang表示，藍光量子點發光二極管的穩定性比紅光或綠光版本低50到100倍，如果直接用於電視，設備可能在幾個月內就會報廢。為了找到原因，研究人員利用納米級切割技術，在麻省理工學院納米中心的高倍顯微鏡下觀察了設備的橫截面。他們發現，在運行過程中，實現發光的核心功能層會出現形態變化，厚度減薄且變得粗糙，量子點甚至會融合在一起失去原有形狀。這種退化部分歸咎於設備運行過程中釋放出的多余氫氣和氧氣。

麻省理工學院電子研究實驗室的研究團隊隨後采用了一種工業界有時會使用的策略，即用丙烯酸酯類樹脂對二極管進行封裝。實驗證明，這種簡單的樹脂層能抑制氫氣和氧氣的釋放，從而減緩形態退化。這種封裝策略讓紅光量子點發光二極管的壽命提升了8倍，而對藍光版本的壽命提升更是達到了驚人的5000倍以上。Vladimir Bulović認為，這項發現解開了阻礙商用的關鍵謎團，未來可能帶來純色、紙薄且大面積的新型光源，徹底改變顯示屏和照明行業。

在提升壽命的同時，如何挖掘材料的最高發光效率也是科研重點。利物浦大學與思克萊德大學的團隊針對氮化镓材料開發了一種新型影像成像方法。氮化镓是制造發光二極管的主流晶體材料，但在生長過程中往往會產生被稱為位錯的微小缺陷。這些線狀缺陷會擾亂晶體結構，導致電能無法高效轉化為光能。

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過去識別這些位錯主要依賴透射電子顯微鏡，但這種方法要求樣本極薄，且只能觀察極小的區域，耗時費力且難以反映晶體全貌。由John Wheeler等研究人員開發的新方法則利用了電子背散射衍射技術。通過結合特殊的計算方法，Kieran P. Hiller等研究人員能夠在大面積范圍內直接識別並分類單個位錯，包括刃位錯、螺位錯和混合位錯。