I punti quantici colloidali hanno attirato notevole attenzione da parte del mondo accademico e dell'industria grazie alla loro lunghezza d'onda di emissione regolabile, all'elevata purezza del colore, alla processabilità in soluzione e all'eccellente efficienza luminosa. Come tecnologia emergente di elettroluminescenza basata sui punti quantici, i diodi a emissione di luce (LED) a punti quantici sono diventati importanti candidati per le future tecnologie di visualizzazione. Negli ultimi anni, grazie a innovazioni nella progettazione strutturale, nella sintesi dei punti quantici, nell'ottimizzazione dell'interfaccia e nei processi di fabbricazione, le prestazioni dei dispositivi sono state notevolmente migliorate. Attualmente, l'efficienza quantica esterna dei dispositivi a luce rossa e verde supera generalmente il 25%, mentre le prestazioni dei dispositivi a luce blu rimangono relativamente basse, con i dispositivi a luce blu pura particolarmente prominenti. Dispositivi a luce blu pura con larghezza di linea di emissione stretta, elevata efficienza ed elevata luminosità sono prerequisiti necessari per la realizzazione di display a colori ad altissima definizione. Tuttavia, i dispositivi a luce blu ad alta efficienza attualmente segnalati sono concentrati principalmente nella banda della luce blu cielo, il che limita la gamma cromatica e ostacola lo sviluppo di display ad altissima definizione con un'ampia gamma cromatica. Pertanto, è urgente migliorare le prestazioni dei dispositivi a luce blu, in particolare di quelli che emettono luce blu pura.
Le strategie esistenti per migliorare le prestazioni dei dispositivi a luce blu includono principalmente la modifica chimica della superficie dei punti quantici e l'ingegneria dello strato di trasporto di carica. La prima migliora l'allineamento dei livelli energetici e la mobilità dei portatori ottimizzando la chimica superficiale dei punti quantici: ad esempio, i punti quantici modificati con propanetiolo promuovono il trasporto di carica e l'equilibrio dell'iniezione attraverso ligandi a catena corta, ottenendo dispositivi a luce blu ad alta efficienza. La seconda ottiene un'iniezione di portatori più bilanciata modulando lo strato di trasporto di carica: ad esempio, costruendo canali di trasporto unidimensionali in uno strato di trasporto di lacune reticolato per migliorare il trasporto di lacune, o utilizzando ossido di zinco drogato con stagno per sostituire lo strato di trasporto di elettroni di ossido di zinco e sopprimere la sovrainiezione di elettroni. Inoltre, polimeri isolanti e altri materiali vengono spesso utilizzati come strati di interfaccia tra lo strato di trasporto di elettroni e i punti quantici per alleviare la sovrainiezione di elettroni. Rispetto all'ingegneria dello strato di trasporto degli elettroni e dello strato di interfaccia, che migliora principalmente l'equilibrio di carica sopprimendo l'iniezione di elettroni, l'ingegneria dello strato di trasporto/iniezione di buche in genere ottiene l'equilibrio di carica migliorando l'iniezione di buche ed è più probabile che migliori simultaneamente la luminosità e l'efficienza del dispositivo.
La ricerca esistente si concentra principalmente sulla modifica di singoli strati funzionali, rendendo difficile ottenere contemporaneamente elevata luminosità ed elevata efficienza. Si prevede che la modulazione sinergica degli strati funzionali supererà le attuali limitazioni e aprirà una nuova strada tecnologica per dispositivi a luce blu ad alte prestazioni.
Un team guidato da Zhai Guangmei della Taiyuan University of Technology ha sviluppato una strategia di trattamento al cloruro di litio a doppio bersaglio, semplice ed efficace, per migliorare le prestazioni dei dispositivi a emissione di luce blu pura, modificando simultaneamente lo strato di emissione dei punti quantici e lo strato di iniezione di lacune. Questa strategia non solo ottimizza la chimica superficiale dei punti quantici e il loro livello energetico, adattandolo allo strato di trasporto, riducendo l'inibizione della fluorescenza interfacciale, ma migliora anche la conduttività, la trasmittanza e l'efficienza di iniezione di lacune dello strato di iniezione di lacune. Il dispositivo a luce blu pura trattato ha raggiunto una lunghezza d'onda di picco di 461 nm, una larghezza di linea di emissione di 19 nm, una luminanza massima di 27210 cd/m², un'efficienza energetica massima di 8,83 lm/W, un'efficienza di corrente massima di 10,10 cd/A e un'efficienza quantica esterna di picco del 23,44%, superando significativamente le prestazioni dei dispositivi non trattati e di quelli trattati con un singolo bersaglio. Questo lavoro dimostra l'efficacia della modifica sinergica degli strati funzionali nel migliorare le prestazioni del dispositivo e fornisce un percorso fattibile per la fabbricazione di dispositivi ad alte prestazioni che emettono luce blu pura.
