香港科技大学工程学院在显示技术领域取得突破，研发出全球最亮、最节能的量子棒发光二极管（QRLED）

香港科技大学（HKUST）工程学院的研究人员在显示技术领域取得重大突破，成功开发出世界上亮度最高、能效最优的量子棒发光二极管（QRLED）。这项下一代技术的核心是一种深绿色发射的QRLED，具备卓越的亮度、能量效率和色彩纯度，有望对智能手机、电视以及AR/VR设备中的电子显示屏带来革命性影响。

解决绿色QRLED长期存在的性能瓶颈

这项创新解决了QRLED发展中一个长期存在的难题：绿色发光器件的性能一直落后于其量子点发光二极管（QLED）同类产品。尽管QRLED在光提取效率和发射带宽方面更具优势——这使其特别适合实现鲜艳而精准的色彩再现，但它们在设计与材料层面一直面临多重限制。

其中最主要的问题包括：

• 电荷注入机制效率低下；

• 界面层存在电子泄漏；

• 结构性障碍，如厚绝缘壳层和长有机配体。

这些因素共同阻碍了电荷传输，降低了稳定性，并导致发光效率不佳，特别是在绿色光谱范围内。

创新结构设计，提升性能表现

为克服上述限制，港科大团队设计了一类新型量子棒，能够在515–525纳米的最佳波长范围内发出深绿色光，正好位于色域三角形的顶点位置。这种设计不仅确保了前所未有的色彩纯度，还显著扩展了电子显示屏的色域范围。

研究人员通过构建一种具有梯度合金核心结构并采用更薄外壳的设计，实现了更有效的电荷注入和关键界面处更低的电阻。

优化量子棒形态与排列方式

除了核心结构的改进，研究团队还在量子棒本身进行了多项优化。他们缩短了量子棒的整体长度，并确保其形态均匀、表面光滑，从而可以在薄膜中实现更高密度的排列，避免出现空隙。这对于提高显示屏分辨率和亮度输出至关重要。

此外，研究人员采用了更短的有机配体，以促进量子棒之间的高效电荷传输，有效缓解了传统长链配体所带来的绝缘屏障问题。

器件架构创新：双层空穴传输层

在器件结构方面，研究团队引入了一项关键技术革新：双层空穴传输层。该结构显著改善了LED内部的电荷平衡，有效抑制了电子泄漏，增强了整体稳定性，并提升了器件效率。

通过材料与结构的协同优化，整个器件架构支持了高效的电光转换，并在长时间使用中保持稳定性能。

性能突破：亮度、效率与寿命全面提升

此次QRLED设计在技术指标上取得了显著突破：

• 外量子效率（EQE）达到创纪录的24%，远超此前QRLED的22%；

• 每瓦特电流可产生89坎德拉（cd A⁻¹）的亮度，超过所有已知的QRLED技术；

• 峰值亮度超过50万坎德拉每平方米（cd m⁻²），约为此前绿色LED版本的三倍。

这些特性使该技术非常适合用于需要高亮度与高能效的下一代显示应用。

寿命延长，满足商业应用需求

另一项重要成就是操作寿命的显著提升。该QRLED表现出超过22,000小时的稳定性，达到了商用电子显示屏所需的耐久标准。这一水平表明该技术具备大规模应用于消费电子产品中的可行性，并可能成为未来自发光显示技术的新标杆。

纳米级精密工程推动光电性能飞跃

这项研究突显了在纳米尺度上精确调控量子材料成分、形态及界面性质的重要性。通过同时解决多个效率瓶颈——包括核心-壳层结构设计、配体调控以及传输层优化——港科大的研究人员展示了一种系统性的方法来提升光电性能。

该研究成果已发表于国际顶级期刊《先进材料》（Advanced Materials），标志着在开发高分辨率、高能效、色彩鲜艳且持久的显示技术方面迈出了重要一步。