科大研新一代QRLEDs 耀眼色彩革新智能手機與電視顯示屏

香港科技大學（科大）工學院研究團隊突破顯示技術瓶頸，成功研發出全球最光亮、最節能的量子棒發光二極體（QRLED）。這款新世代QRLED，在色域三角形頂端的深綠區域展現出高亮度綠光，呈現前所未有的色彩精準度及色域範圍，更比以往型號的亮度提升3倍及更長壽命，能為智能手機、電視及擴增實境設備（AR/VR）帶來更節能及栩栩如生的視覺體驗。

發光二極體（LED）在過去數十年已廣泛應用於電子產品。隨著量子材料技術日新月異，量子點發光二極體（QLED）與量子棒發光二極體（QRLED）亦急速發展。與傳統LED相比，它們發射頻寬較窄，能釋放出更高純度色彩，而其中QRLED具有較高的光取出效率。然而，QRLED發展仍存在諸多限制，例如是在綠色發光效能不及QLED，這是受制於電荷注入效率低，以及界面處電子洩漏，再加上在納米晶體上有厚實的絕緣殼層與長鏈有機配體（附著在納米棒表面的分子）等結構性障礙，阻礙電荷傳輸及穩定性。

為了解決這些問題，由科大電子及計算機工程學系副教授Abhishek K. SRIVASTAVA領導的研究團隊，開發出一款創新的綠色發光量子棒，其特點是採用特製的核—梯度合金結構，大大削薄納米晶體上的絕緣殼層，此設計有助在最亮的綠光波長（515 - 525 納米）也能呈現色彩三角形中的深綠區域，將顯示色域擴展至極致。團隊設計出均勻、光滑、較短的量子棒形狀，使其薄膜外殼能減少空隙緊密地排列。團隊還設計了更短的有機配體及雙層空穴傳輸層，改善了電荷平衡並抑制電子洩漏，大幅提高元件效率與穩定性。

作為論文的通訊作者，Srivastava教授解釋道：「在這項研究中，我們精確地設計量子棒的成分、形態、形狀和配體結構，並重組器件的空穴傳輸層，最終成功開發出高效率、高亮度的綠色發光QRLED。」

此項創新發明在以下各方面均表現卓越：

• 電力轉換效率創新高：大幅提升電力轉換為光能的效率，其外量子效率（EQE）達到24%，較舊有型號的 22%提升。
• 電流效率超越前代：產生 89 cd A⁻¹（坎德拉/安培）的電流效率，即衡量每安培電流通過器件時所產生的亮度，超越目前市面上所有 QRLED 產品，能源效益表現卓越。
• 超高亮度輸出：亮度較舊型綠光 LED 提升 3 倍，峰值亮度更突破 500,000 cd m⁻²，呈現更為明亮鮮豔的視覺效果。
• 壽命大幅延長：使用壽命長達 22,000 小時以上，相較於過往 QRLED 產品耐用度更勝以往。

Srivastava教授指出：「是項研究成果表明，通過精細地控制納米棒成分和介面工程，科學界可為光電性能創出顛覆性的進步。我們期待，新一代的顯示器將達到前所未有的解析度、亮度和壽命，並且節省能源。」

研究團隊成員來自科大顯示與光電子全國重點實驗室、顯示技術研究中心，與電子及計算機工程學系，當中包括論文的兩位共同第一作者，他們分別是博士後研究員Maksym PRODANOV博士，和博士研究生Kumar MALLEM。論文最近發表於頂級國際期刊《先進材料》（Advanced Materials），題為「通過材料及電荷注入工程實現高效穩定的綠色量子棒LED」。