香港科技大學在量子棒發光二極管（QR-LED）技術上取得重大進展，為紅色 QR-LED 創下了破紀錄的高效率水平，有望改變下一代顯示與照明技術。此研究成果已發表於國際期刊《Advanced Materials》，題為 Inverted Device Engineering for Efficient and Bright Quantum Rod LEDs。

論文：

• https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202504559

研究背景

近年量子材料出現，在發光二極體（LED）領域催生了量子點 LED（QD-LED）、量子棒 LED（QR-LED）技術。QD-LED 能夠提供比傳統更高的色純度（顏色鮮豔程度）和亮度，但其光取出效率是主要障礙，因為它的外部量子效率（EQE）存在根本性的上限。另一方面，QR-LED 所採用的量子棒是一種細長形的納米晶體，具獨特光學特性，可優化光的發射方向，從而提高光取出效率。

然而，QR-LED 面臨兩大技術挑戰：一是材料在吸收光子後，其光致發光量子產率較低；二是薄膜質量較差，容易引起漏電流現象。

研究成果

科大電子及計算機工程學系副教授 Abhishek K. SRIVASTAVA 博士帶領團隊，通過精細的合成工藝成功提升了 QR-LED 的光學性能，令光致發光量子產率顯著提升至 92%。

針對量子棒薄膜所引起的電流洩漏現象，及其帶來的 QR-LED 外量子效率負面影響，團隊構建了一個等效電路模型，進行微形貌分析，發現 QR-LED 薄膜佈滿大量針孔，這是導致關鍵性電流洩漏的原因。團隊得以開發具針對性的解決方案，在提升載流子注入效率的同時顯著抑制了電流洩漏，結果實現了高達 31% 的外量子效率，亮度達 110,000 cd m⁻²，創下紅色 QR-LED 研究的新紀錄。

為驗證該技術的通用性，團隊以相同方法應用於綠色 QR-LED，同樣取得滿意結果：外量子效率為 20.2%，實現 250,000 cd m⁻² 的超高亮度。

此前，Srivastava 博士已在綠色 QR-LED 技術上取得進展：

• https://www.bhkaec.org.hk/a/144745-cht

Srivastava 博士解釋，以往的研究大多聚焦於優化 QD-LED 結構，然而相關技術並不適用於細長狀的量子棒 QR-LED 薄膜，這些薄膜上有大量針孔缺陷，這是結構緊密的 QD-LED 不存在的問題。本次的研究成果，將推動同類型的各向異性發光納米晶體研究的進一步發展和商業化應用。

研究團隊

論文第一作者為科大電子及計算機工程學系博士生廖澤兵，通訊作者為 Srivastava 博士，此外還包括愛丁堡大學的合作研究者。

Srivastava 博士（右二）及團隊成員，包括論文第一作者、博士生廖澤兵（右三）及其他共同作者：博士後研究員 Maksym Prodanov 博士（右一）、博士生 Mallem Kumar（左二）及宋建欣（左一）；廖澤兵手持紅色 QR-LED 樣本

來源：香港科技大學

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