دیودهای کوانتوم دات کارآمد و پایدار نشر نور آبی
Efficient and stable blue quantum dot light-emitting diode
نمایش دادن رنگ های با دقت بالا، با استفاده از کوانتوم دات ها، در دهه های گذشته بسیار بررسی شده است و محصولات تجاری گسترده ای با استفاده از مواد دوست-دار محیط زیست توسعه یافته اند. دیود های نشر نور کوانتوم دات (QD-LED) به عنوان نمایشگرهای ایده آل همواره پیشنهاد شده اند و تلاش های مستمری به بهبود عملکرد آن ها اختصاص یافته است. بازدهی کوانتوم خاربجی (EQE) دیودهای نشر نور کوانتوم دات قرمز، سبز و آبی به ترتیب 20.5، 23.9، و 19.8% بوده است که به عنوان حد نظری در نظر گرفته می شوند.از نظر طول عمر عملیاتی، QD-LEDهای قرمز و سبز طول عمر 3800 و 2500 ساعت را نشان داده اند اما طول عمر ادوات نشر نور آبی بسیار کوتاه تر بوده است. در نتیجه این موضوع از اهمیت بالایی برخوردار است و با توجه به اهمیت اقتصادی نمایشگرها، محققین مخلتفی در زمینه های بین رشته ای به این موضوع و توسعه LEDهای نشر نور آبی پرداخته اند. نسل بعدی نمایشگرهای الکترولومینسنس که مبتنی بر کوانتوم دات ها هستند به توسعه ادوات نشر نور آبی بدون عنصر کادمیم نیاز دارد که چالش بزرگی محسوب می شود.
در مقاله ای که اخیراً در مجله Nature منتشر شده است، برای نخستین بار، کوانتوم دات های مبتنی بر ZnSe برای نشر نور آبی ستز شده اند که دارای بازدهی کوانتومی 1 است. در این پژوهش یافته شده که افزودن هیدروکلریک اسید و کلرید روی برای بهبود بازدهی لومینسنس موثر هستند چون می توانند از عیوب نقص چینشی در ساختار کریستالی ZnSe جلوگیری کنند. علاوه بر آن، غیرفعال کردن کلرید از طریق تبادل لیگاند مایع یا جامد موجب بازترکیب تابشی آرام، پایداری حرارتی بالا و خواص انتقال بار کارآمد می گردد. در واقع طبق این پژوهش، لایه های نشر نور کوانتوم دات دوگانه (دوبل) ساخته شده است که میزان کلرید در LED دارای گرادیان غلظتی است تا انتقال جای خالی تسهیل شود. از این طریق، LED ساخته شده بازدهی بسیار بالایی را نشان داد که نزدیک به حد نظری است و روشنایی بالا و طول عمر عملیاتی چشمگیری نیز داشته است. پیش بینی شده است که این ادوات نشر نور آبی کوانتوم می توانند توسعه نمایشگرهای تمام رنگ الکترولومینسنس را با استفاده از کوانتوم دات ها، تسهیل کنند.
ساخت نمایشگرهای تلویزیون، موبایل و لپ تاپ ها، مبتنی بر مهندسی خواص نیمه رساناها است. خواص نوری مواد به عنوان یکی از اصلی ترین خواص الکترونی مواد مطرح است و کاربردهای گسترده ای در زمینه های گوناگون دارد. مهندسین مواد در کنار محققین رشته های فیزیک و الکترونیک، می توانند نقش موثری در ساخت ادوات نوری داشته باشند. در واقع از طریق ساخت کوانتوم دات ها و مهندسی ساختار نواری نیمه رساناها، می توان خواص این ساختارها را اصلاح نمود. قطعا، توصیه می گردد که توجه بیشتری به زمینه خواص نوری و ادوات نشر نور، نیمه رساناها و مواد لیزری، داشته باشید.
گروه علمی و پژوهشی مهندسی و علم مواد (MatRes-مترس)
