Os pontos quânticos coloidais têm atraído considerável atenção da academia e da indústria devido ao seu comprimento de onda de emissão ajustável, alta pureza de cor, processabilidade em solução e excelente eficiência luminosa. Como uma tecnologia emergente de eletroluminescência baseada em pontos quânticos, os diodos emissores de luz (LEDs) de pontos quânticos tornaram-se importantes candidatos para as futuras tecnologias de exibição. Nos últimos anos, por meio de inovações no design estrutural, síntese de pontos quânticos, otimização de interface e processos de fabricação, o desempenho dos dispositivos foi significativamente aprimorado. Atualmente, a eficiência quântica externa de dispositivos de luz vermelha e verde geralmente excede 25%, enquanto o desempenho de dispositivos de luz azul permanece relativamente inferior, com dispositivos de luz azul pura sendo particularmente proeminentes. Dispositivos de luz azul pura com largura de linha de emissão estreita, alta eficiência e alto brilho são pré-requisitos necessários para a realização de telas de ultra-alta definição em cores plenas. No entanto, os dispositivos de luz azul de alta eficiência relatados atualmente estão concentrados principalmente na faixa de luz azul celeste, o que limita a gama de cores e dificulta o desenvolvimento de telas de ultra-alta definição com ampla gama de cores. Portanto, é urgente melhorar o desempenho dos dispositivos de luz azul, especialmente os dispositivos emissores de luz azul pura.
As estratégias existentes para melhorar o desempenho de dispositivos de luz azul incluem principalmente a modificação química da superfície dos pontos quânticos e a engenharia da camada de transporte de carga. A primeira melhora o alinhamento dos níveis de energia e a mobilidade dos portadores de carga, otimizando a química da superfície dos pontos quânticos: por exemplo, pontos quânticos modificados com propanotiol promovem o equilíbrio entre o transporte e a injeção de carga por meio de ligantes de cadeia curta, resultando em dispositivos de luz azul de alta eficiência. A segunda permite uma injeção de portadores mais equilibrada, modulando a camada de transporte de carga: por exemplo, construindo canais de transporte unidimensionais em uma camada de transporte de lacunas reticulada para aumentar o transporte de lacunas, ou utilizando óxido de zinco dopado com estanho para substituir a camada de transporte de elétrons de óxido de zinco e suprimir a sobreinjeção de elétrons. Além disso, polímeros isolantes e outros materiais são frequentemente utilizados como camadas de interface entre a camada de transporte de elétrons e os pontos quânticos para atenuar a sobreinjeção de elétrons. Em comparação com a engenharia da camada de transporte de elétrons e da camada de interface, que melhora principalmente o equilíbrio de cargas suprimindo a injeção de elétrons, a engenharia da camada de transporte/injeção de lacunas normalmente atinge o equilíbrio de cargas aumentando a injeção de lacunas, sendo mais provável que melhore simultaneamente o brilho e a eficiência do dispositivo.
As pesquisas existentes concentram-se principalmente na modificação de uma única camada funcional, o que dificulta alcançar alto brilho e alta eficiência simultaneamente. A modulação sinérgica de camadas funcionais tem o potencial de superar as limitações atuais e fornecer um novo caminho tecnológico para dispositivos de luz azul de alto desempenho.
Uma equipe liderada por Zhai Guangmei, da Universidade de Tecnologia de Taiyuan, desenvolveu uma estratégia de tratamento com cloreto de lítio de alvo duplo, simples e eficaz, para melhorar o desempenho de dispositivos emissores de luz azul pura. Essa estratégia modifica simultaneamente a camada emissora de pontos quânticos e a camada de injeção de lacunas. Além de otimizar a química da superfície dos pontos quânticos e seu nível de energia em relação à camada de transporte, reduzindo o quenching da fluorescência interfacial, o dispositivo também aumenta a condutividade, a transmitância e a eficiência de injeção de lacunas da camada de injeção. O dispositivo de luz azul pura tratado atingiu um comprimento de onda de pico de 461 nm, uma largura de linha de emissão de 19 nm, uma luminância máxima de 27.210 cd/m², uma eficiência energética máxima de 8,83 lm/W, uma eficiência de corrente máxima de 10,10 cd/A e uma eficiência quântica externa máxima de 23,44%, superando significativamente os dispositivos não tratados e os tratados com alvo único. Este trabalho demonstra a eficácia da modificação sinérgica de camadas funcionais na melhoria do desempenho do dispositivo e fornece um caminho viável para a fabricação de dispositivos emissores de luz azul pura de alto desempenho.
