Физики нашли эффект «память возбуждения» в квантовых светодиодах

Светодиоды (LED) — это устройства, которые излучают свет в ответ на приложенное электрическое напряжение. Из разных по составу и свойствам диодов изготавливают дисплеи, датчики, осветительные приборы и системы связи. 

Один из типов этих устройств — квантовые светодиоды (QLED). В качестве светоизлучающего компонента вместо традиционных полупроводников в них работают квантовые точки, полупроводниковые частицы нанометрового размера. По сравнению с обычными светодиодами QLED показывают лучшую энергоэффективность и цветопередачу. 

Несмотря на их потенциал, большинство разработанных на сегодняшний день QLED медленно реагируют на изменение напряжения. Ученые нашли способ обойти эту проблему. 

Международная команда исследователей выяснила, что в квантовых светодиодах есть эффект «памяти возбуждения». Ученые нашли, как использовать ее для быстрого переключения состояния светодиодов. Свой подход они описали в статье в журнале Nature Electronics. 

Исследователи нашли у квантовых светодиодов «память», когда детально изучали их реакции на импульсные электрические воздействия. Они измеряли переходную электролюминесценцию — параметр, позволяющий отслеживать, как быстро светодиод включается или выключается в ответ на импульсное напряжение. С помощью осциллографа они наблюдали, как интенсивность излучения изменяется со временем в ответ на электрические импульсы длительностью в микросекунды. 

Тесты, проведенные исследователями, показали, что электролюминесцентные реакции QLED зависят от остаточных эффектов электрических импульсов, которые были приложены к ним ранее. Такой эффект «памяти возбуждения» обеспечивают глубокие ловушки для дырок в аморфных полимерных полупроводниках.

«Наше самое важное открытие заключается в том, что QLED „помнят” предыдущие импульсные воздействия даже спустя миллисекунды после выключения. В результате при работе на более высоких частотах импульсов устройства начинают реагировать быстрее. Этот эффект позволяет QLED работать на высоких частотах, превышающих 100 МГц, и делает их сильными кандидатами для высокоскоростных приложений в оптической связи», — говорят доктор Юньчжоу Дэн (Yunzhou Deng) и профессор Ичжэн Цзинь (Yizheng Jin), авторы статьи. 

Чтобы продемонстрировать практическую применимость подхода, авторы разработали микро-QLED, способный передавать данные со скоростью до 120 Мбит/с, сохраняя при этом высокую энергоэффективность. 

Результаты исследования развивают технологии квантовых светодиодов, открывая им путь из приборов для изготовления дисплеев в сферу передачи данных. Однако чтобы ускорить отклик устройств на QLED, ученым нужно разработать новые материалы на основе квантовых точек. Они планируют изучать эксперименты с составами и конфигурациями ядер и оболочек наноструктур.