11月4日，香港科技大學宣布，學校工學院領銜的研究團隊近日在量子棒發光二極管（QR-LED）技術上取得重大進展，成功實現紅色QR-LED的破紀錄高效率水平。這一突破性成果有望重塑下一代顯示與照明技術，為智能手機、電視等設備帶來更生動、更高質量的視覺體驗。

團隊開發的紅光QR-LED光取出效率高達31%（圖片來源：香港科技大學）

據悉，隨著量子材料的興起，量子點LED（QD-LED）和量子棒LED（QR-LED）相繼問世。相較於傳統LED，QD-LED具備更高的色純度與亮度，但光取出效率仍是限制其外量子效率（EQE）提升的關鍵瓶頸。

QR-LED采用細長形納米晶體——量子棒，具有獨特的光學特性。通過結構設計優化，可改善光的發射方向，提高光取出效率。然而，QR-LED的進一步發展受限於兩大難題：一是光致發光量子產率較低；二是薄膜質量不足，易造成漏電流現象。

為破解瓶頸，科大電子及計算機工程學系副教授Abhishek K. Srivastava帶領的研究團隊，通過精密的合成工藝大幅提升了QR-LED的光學性能。團隊成功制備出尺寸與形狀均一的紅、綠量子棒，使光致發光量子產率顯著提升至92%，為性能優化奠定了堅實基礎。

研究團隊還針對以往被忽視的漏電流問題，建立了等效電路模型，深入分析傳統QR-LED結構的電流泄漏機理。通過改進器件結構，團隊在提升載流子注入效率的同時，有效抑制了漏電流，大幅改善了器件整體性能。

采用新技術後，優化後的紅色QR-LED實現了高達31%的外量子效率，亮度達到110,000 cd/m²，創下紅色QR-LED領域的新紀錄。為驗證技術通用性，團隊將相同方法應用於綠色量子棒器件，同樣取得優異成果：外量子效率達到20.2%，亮度高達250,000 cd/m²。這一成果不僅證明了創新方法的有效性，也展示了其在不同顏色與結構量子棒中的廣泛應用潛力。

Srivastava教授指出，過往研究多集中於QD-LED結構優化，但這些技術並不適用於細長形量子棒。通過微觀結構分析，團隊發現QR-LED薄膜中存在大量針孔，是造成電流泄漏的主要原因。通過重新設計器件結構，團隊成功改善了發射層質量，徹底解決了漏電問題，為各向異性發光納米晶體的進一步研究與商業化應用注入了新動力。

該研究成果已發表於國際頂級學術期刊《Advanced Materials》，論文題為《Inverted Device Engineering for Efficient and Bright Quantum Rod LEDs》。研究團隊由科大顯示與光電子技術國家重點實驗室、顯示技術研究中心、電子及計算機工程學系及物理系成員組成，並與英國愛丁堡大學合作完成。論文第一作者為電子及計算機工程學系博士生廖澤兵，研究在Srivastava教授指導下完成。（來源：香港科技大學）