Punctele cuantice coloidale au atras o atenție semnificativă din partea mediului academic și a industriei datorită lungimii de undă de emisie reglabile, purității ridicate a culorii, procesabilității în soluție și eficienței luminoase excelente. Ca tehnologie emergentă de electroluminescență bazată pe puncte cuantice, diodele emițătoare de lumină (LED-uri) cu puncte cuantice au devenit candidați importanți pentru tehnologiile viitoare de afișare. În ultimii ani, prin inovații în designul structural, sinteza punctelor cuantice, optimizarea interfeței și procesele de fabricație, performanța dispozitivelor a fost îmbunătățită semnificativ. În prezent, eficiența cuantică externă a dispozitivelor cu lumină roșie și verde depășește în general 25%, în timp ce performanța dispozitivelor cu lumină albastră rămâne relativ slabă, dispozitivele cu lumină albastră pură fiind deosebit de importante. Dispozitivele cu lumină albastră pură cu lățime de linie de emisie îngustă, eficiență ridicată și luminozitate ridicată sunt premise necesare pentru realizarea afișajelor ultra-înaltă definiție full-color. Cu toate acestea, dispozitivele cu lumină albastră de înaltă eficiență raportate în prezent sunt concentrate în mare parte în banda de lumină albastru-cer, ceea ce limitează gama de culori și împiedică dezvoltarea afișajelor ultra-înaltă definiție cu gamă largă de culori. Prin urmare, este urgent să se îmbunătățească performanța dispozitivelor cu lumină albastră, în special a dispozitivelor emițătoare de lumină albastră pură.
Strategiile existente pentru îmbunătățirea performanței dispozitivelor cu lumină albastră includ în principal modificarea chimică a suprafeței punctelor cuantice și ingineria stratului de transport al sarcinii. Prima îmbunătățește alinierea nivelului de energie și mobilitatea purtătorilor de sarcină prin optimizarea chimiei suprafeței punctelor cuantice: de exemplu, punctele cuantice modificate cu propanetiol promovează transportul de sarcină și echilibrul injecției prin liganzi cu lanț scurt, obținând dispozitive cu lumină albastră de înaltă eficiență. Cea de-a doua realizează o injecție de purtători mai echilibrată prin modularea stratului de transport al sarcinii: de exemplu, construirea de canale de transport unidimensionale într-un strat de transport de găuri reticulat pentru a îmbunătăți transportul de găuri sau utilizarea oxidului de zinc dopat cu staniu pentru a înlocui stratul de transport de electroni cu oxid de zinc pentru a suprima suprainjecția de electroni. În plus, polimerii izolatori și alte materiale sunt adesea utilizați ca straturi de interfață între stratul de transport de electroni și punctele cuantice pentru a atenua suprainjecția de electroni. Comparativ cu ingineria stratului de transport de electroni și a stratului de interfață, care îmbunătățește în principal echilibrul sarcinii prin suprimarea injecției de electroni, ingineria stratului de transport/injecție a găurilor realizează de obicei echilibrul sarcinii prin îmbunătățirea injecției de găuri și este mai probabil să îmbunătățească simultan luminozitatea și eficiența dispozitivului.
Cercetările existente se concentrează în principal pe modificarea unui singur strat funcțional, ceea ce face dificilă obținerea simultană a unei luminozități ridicate și a unei eficiențe ridicate. Se așteaptă ca modularea sinergică a straturilor funcționale să depășească limitările actuale și să ofere o nouă cale tehnologică pentru dispozitivele de lumină albastră de înaltă performanță.
O echipă condusă de Zhai Guangmei de la Universitatea de Tehnologie din Taiyuan a dezvoltat o strategie simplă și eficientă de tratare cu clorură de litiu cu țintă dublă pentru a îmbunătăți performanța dispozitivelor emițătoare de lumină albastră pură prin modificarea simultană a stratului emițător de puncte cuantice și a stratului de injecție cu găuri. Această strategie nu numai că optimizează chimia suprafeței punctelor cuantice și potrivirea nivelului lor de energie cu stratul de transport, reducând stingerea fluorescenței interfaciale, dar îmbunătățește și conductivitatea, transmitanța și eficiența injecției cu găuri a stratului de injecție cu găuri. Dispozitivul cu lumină albastră pură tratat a atins o lungime de undă de vârf de 461 nm, o lățime a liniei de emisie de 19 nm, o luminanță maximă de 27210 cd/m², o eficiență energetică maximă de 8,83 lm/W, o eficiență maximă a curentului de 10,10 cd/A și o eficiență cuantică externă de vârf de 23,44%, depășind semnificativ dispozitivele netratate și cele tratate cu țintă unică. Această lucrare demonstrează eficacitatea modificării sinergice a straturilor funcționale în îmbunătățirea performanței dispozitivelor și oferă o cale fezabilă pentru fabricarea de dispozitive emițătoare de lumină albastră pură de înaltă performanță.
