Встречайте лучший синий светодиод из когда-либо созданных

Энергия

Редакция сайта «Технологические инновации» — 31 июля 2025 г.

Гибридные кристаллы иодида меди, излучающие глубокий синий свет. На рынке представлено несколько конкурирующих технологий, но этот гибридный светодиод демонстрирует высокие результаты по всем параметрам. [Изображение: Кунь Чжу/Лаборатория Цзин Ли/Рутгерский университет]

Синие светодиоды

Синие светодиоды можно увидеть повсюду, но это не значит, что они настолько эффективны или экологичны, как нам хотелось бы.

Именно поэтому инновация Кунь Чжу и его коллег из Ратгерского университета в США привлекает внимание. Возможно, это не лучший светодиод по отдельным критериям, но в целом работа впечатляет.

Чжу синтезировал экологически чистый, очень стабильный и сверхъяркий материал, способный генерировать глубокий синий свет (длина волны 450 нм), что позволило создать светодиод (LED) с большей энергоэффективностью, чем любой аналогичный материал, доступный в настоящее время.

Светодиоды — это осветительные приборы, изготовленные из полупроводников, способные эффективно и долго служить. Синие светодиоды были открыты в начале 1990-х годов и принесли своим первооткрывателям Нобелевскую премию по физике 2014 года за их особую важность: они необходимы для создания белого света.

Новый светоизлучающий материал изготовлен из ионов меди и йода, или йодида меди (CuI).

«Светодиоды глубокого синего цвета – основа современных энергосберегающих технологий освещения», – сказал профессор Цзин Ли. «Однако существующие решения часто сталкиваются с проблемами стабильности, масштабируемости, стоимости, эффективности или экологическими проблемами из-за использования токсичных компонентов. Этот новый гибрид на основе иодида меди предлагает привлекательное решение, демонстрируя свою нетоксичность, надёжность и высокую производительность».

Интерфейс между органическими и неорганическими материалами имел решающее значение для создания высокоэффективного синего светодиода. [Изображение: Кунь Чжу и др. - 10.1038/s41586-025-09257-8]

Гибридный синий светодиод

Группе удалось значительно усовершенствовать технологию синих светодиодов, найдя способ сделать их более эффективными и экологичными. Для этого они синтезировали гибридный материал: комбинацию иодида меди и органических молекул.

Гибридный материал обладает очень высоким квантовым выходом фотолюминесценции, составляющим приблизительно 99,6%, что означает, что он преобразует практически всю входящую энергию в синий свет. Синие светодиоды, изготовленные из этого материала, достигли максимальной внешней квантовой эффективности (отношения числа испущенных фотонов к числу инжектированных электронов) 12,6%, что является одним из самых высоких показателей для темно-синих светодиодов.

Эти светодиоды не только яркие, но и служат дольше, чем многие другие. В нормальных условиях их период полураспада составляет около 204 часов, то есть они могут светить довольно долго, прежде чем их яркость начнёт гаснуть. Более того, этот материал хорошо зарекомендовал себя в крупномасштабных приложениях и имеет потенциал для реального использования.

«Наш метод обработки минимизирует дефекты, которые могут препятствовать движению электрических зарядов на границе раздела этих гибридных материалов», — сказал Чжу. «Этот подход может стать универсальной стратегией для создания высокопроизводительных светодиодов».

Соревнование

Новый гибридный полупроводник на основе иодида меди обладает рядом преимуществ по сравнению с другими материалами, используемыми в светодиодах.

Перовскиты на основе галогенидов свинца, хотя и экономичны, содержат свинец, который токсичен и имеет проблемы со стабильностью из-за своей чувствительности к влаге и кислороду.

Чисто органические светодиоды (OLED) гибкие и потенциально эффективные, но им может не хватать структурной и спектральной стабильности, что означает, что они могут быстро деградировать и со временем терять качество цвета.

Коллоидные квантовые точки хорошо работают, особенно в зелёных и низкоэнергетических светодиодах, но обычно они основаны на кадмии, что может вызывать опасения по поводу токсичности. Органические фосфоресцентные излучатели могут быть дорогими и сложными в синтезе.

Другие новости о:

Больше тем