Экспериментальная разработка: светодиодные устройства на квантовых точках

Светоизлучающие полупроводниковые кристаллы органического происхождения широко используются в самых различных областях человеческой деятельности, в быту, технике и микроэлектронной отрасли. Они получили распространение в экранах телевизоров, компьютерных мониторах, дисплеях планшетов и смартфонов, электронных информационных панелях, декоративной подсветке, празднично-новогодней продукции. Светодиодные системы способны работать без перебоя очень долго, особенно по сравнению с лампами накаливания. Они имеют высокие показатели цветопередачи, обладают отменной энергоэффективностью и хорошей управляемостью. В общем, многочисленные достоинства LED-оборудования можно перечислять до бесконечности. Серьезный недостаток у них лишь один – относительно высокая цена по сравнению с конкурентными технологиями.

И хотя в последнее время наметилась явная тенденция к удешевлению светодиодных приборов, быстрого и стремительного снижения их стоимости ожидать вряд ли стоит, поскольку в производстве таких устройств используются совсем недешевые органические материалы. Однако, похоже, выход найден. Многообещающая и чрезвычайно перспективная по предварительным оценкам специалистов инновационная технология квантовых точек способна в ближайшем будущем снизить стоимость полупроводникового оборудования в глобальном масштабе. Не так давно учеными из японского университета в Хиросиме был создан принципиально новый тип неорганического светодиодного кристалла на основе кремниевых квантовых наноструктур и полимерного состава. Следует заметить, что подобные исследования также параллельно ведутся инженерами национальной светотехнической лаборатории в Лос-Аламосе (США), специалистами компании Nanoco Group, а также учеными из Англии и Тайваня.

Квантовое будущее LED-технологий

Наиболее существенного прогресса в данной сфере достигли именно японские ученые из университета Хиросимы. Им уже удалось создать полностью работоспособную многослойную конфигурацию, обладающую совершенно уникальными оптическими характеристиками, улучшенными показателями яркости свечения, высокой цветовой насыщенностью и, что самое главное в этой экспериментальной разработке, более дешевой стоимостью серийного производства в сравнении с обычными органическими светодиодными кристаллами. Данный опытный образец состоит из подложки, представляющей собой слой стекла с включениями олово-индиевого сплава, служащего анодом, кремниевого светоизлучающего полупроводника и полимерного состава. Сами квантовые точки размещаются в нижнем сегменте пластикового и абсолютно инертного корпуса, обладающего повышенной механической прочностью и химической стабильностью.

Диодный элемент на квантовых точках был синтезирован японскими учеными по технологии импульсно-лазерной абляции на протяжении нескольких восьмичасовых производственных фаз. При подаче малого питающего напряжения в 5,5 Вольт кристалл начинает эмитировать спектрально безупречно чистое излучение синей гаммы. Изменяя силу электрического напряжения, удалось добиться широкого варьирования светового диапазона – от видимого до не улавливаемого человеческим глазом и практически любого цвета излучения в рамках CIE-диаграммы. Новая технология прекрасно интегрируется как в различные дисплеи, так и в осветительное оборудование. Инновационный тип светодиодов неизбежно приведет в скором времени к появлению на рынке более дешевого, энергоэффективного светодиодного оборудования различного предназначения.