11月4日，香港科技大学宣布，学校工学院领衔的研究团队近日在量子棒发光二极管（QR-LED）技术上取得重大进展，成功实现红色QR-LED的破纪录高效率水平。这一突破性成果有望重塑下一代显示与照明技术，为智能手机、电视等设备带来更生动、更高质量的视觉体验。

 

 

团队开发的红光QR-LED光取出效率高达31%（图片来源：香港科技大学）

 

据悉，随着量子材料的兴起，量子点LED（QD-LED）和量子棒LED（QR-LED）相继问世。相较于传统LED，QD-LED具备更高的色纯度与亮度，但光取出效率仍是限制其外量子效率（EQE）提升的关键瓶颈。

 

QR-LED采用细长形纳米晶体——量子棒，具有独特的光学特性。通过结构设计优化，可改善光的发射方向，提高光取出效率。然而，QR-LED的进一步发展受限于两大难题：一是光致发光量子产率较低；二是薄膜质量不足，易造成漏电流现象。

 

为破解瓶颈，科大电子及计算机工程学系副教授Abhishek K. Srivastava带领的研究团队，通过精密的合成工艺大幅提升了QR-LED的光学性能。团队成功制备出尺寸与形状均一的红、绿量子棒，使光致发光量子产率显著提升至92%，为性能优化奠定了坚实基础。

 

研究团队还针对以往被忽视的漏电流问题，建立了等效电路模型，深入分析传统QR-LED结构的电流泄漏机理。通过改进器件结构，团队在提升载流子注入效率的同时，有效抑制了漏电流，大幅改善了器件整体性能。

 

采用新技术后，优化后的红色QR-LED实现了高达31%的外量子效率，亮度达到110,000 cd/m²，创下红色QR-LED领域的新纪录。为验证技术通用性，团队将相同方法应用于绿色量子棒器件，同样取得优异成果：外量子效率达到20.2%，亮度高达250,000 cd/m²。这一成果不仅证明了创新方法的有效性，也展示了其在不同颜色与结构量子棒中的广泛应用潜力。

 

Srivastava教授指出，过往研究多集中于QD-LED结构优化，但这些技术并不适用于细长形量子棒。通过微观结构分析，团队发现QR-LED薄膜中存在大量针孔，是造成电流泄漏的主要原因。通过重新设计器件结构，团队成功改善了发射层质量，彻底解决了漏电问题，为各向异性发光纳米晶体的进一步研究与商业化应用注入了新动力。

 

该研究成果已发表于国际顶级学术期刊《Advanced Materials》，论文题为《Inverted Device Engineering for Efficient and Bright Quantum Rod LEDs》。研究团队由科大显示与光电子技术国家重点实验室、显示技术研究中心、电子及计算机工程学系及物理系成员组成，并与英国爱丁堡大学合作完成。论文第一作者为电子及计算机工程学系博士生廖泽兵，研究在Srivastava教授指导下完成。（来源：香港科技大学）

 

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