Los puntos cuánticos coloidales han atraído la atención del mundo académico y la industria gracias a su longitud de onda de emisión ajustable, alta pureza de color, procesabilidad en solución y excelente eficiencia luminosa. Como tecnología emergente de electroluminiscencia basada en puntos cuánticos, los diodos emisores de luz (LED) de puntos cuánticos se han convertido en candidatos importantes para las futuras tecnologías de visualización. En los últimos años, gracias a innovaciones en diseño estructural, síntesis de puntos cuánticos, optimización de interfaces y procesos de fabricación, el rendimiento de los dispositivos ha mejorado significativamente. Actualmente, la eficiencia cuántica externa de los dispositivos de luz roja y verde generalmente supera el 25%, mientras que el rendimiento de los dispositivos de luz azul se mantiene relativamente bajo, destacando especialmente los dispositivos de luz azul pura. Los dispositivos de luz azul pura con ancho de línea de emisión estrecho, alta eficiencia y alto brillo son requisitos previos necesarios para la creación de pantallas de ultra alta definición a todo color. Sin embargo, los dispositivos de luz azul de alta eficiencia reportados actualmente se concentran principalmente en la banda de luz azul cielo, lo que limita la gama cromática y dificulta el desarrollo de pantallas de ultra alta definición con una amplia gama cromática. Por lo tanto, es urgente mejorar el rendimiento de los dispositivos de luz azul, especialmente los dispositivos que emiten luz azul pura.
Las estrategias existentes para mejorar el rendimiento de los dispositivos de luz azul incluyen principalmente la modificación química de la superficie de los puntos cuánticos y la ingeniería de la capa de transporte de carga. La primera mejora la alineación de los niveles de energía y la movilidad de los portadores mediante la optimización de la química superficial de los puntos cuánticos. Por ejemplo, los puntos cuánticos modificados con propanotiol promueven el transporte de carga y el equilibrio de la inyección mediante ligandos de cadena corta, logrando dispositivos de luz azul de alta eficiencia. La segunda logra una inyección de portadores más equilibrada mediante la modulación de la capa de transporte de carga: por ejemplo, construyendo canales de transporte unidimensionales en una capa de transporte de huecos reticulada para mejorar el transporte de huecos, o utilizando óxido de zinc dopado con estaño para reemplazar la capa de transporte de electrones de óxido de zinc y suprimir la sobreinyección de electrones. Además, se suelen utilizar polímeros aislantes y otros materiales como capas de interfaz entre la capa de transporte de electrones y los puntos cuánticos para mitigar la sobreinyección de electrones. En comparación con la ingeniería de la capa de transporte de electrones y la capa de interfaz, que mejora principalmente el equilibrio de carga suprimiendo la inyección de electrones, la ingeniería de la capa de transporte/inyección de huecos generalmente logra el equilibrio de carga mejorando la inyección de huecos y, con mayor probabilidad, mejora simultáneamente el brillo y la eficiencia del dispositivo.
La investigación actual se centra principalmente en la modificación de una sola capa funcional, lo que dificulta lograr simultáneamente un alto brillo y una alta eficiencia. Se espera que la modulación sinérgica de capas funcionales supere las limitaciones actuales y abra una nueva vía tecnológica para los dispositivos de luz azul de alto rendimiento.
Un equipo dirigido por Zhai Guangmei en la Universidad Tecnológica de Taiyuan desarrolló una estrategia simple y efectiva de tratamiento con cloruro de litio de doble objetivo para mejorar el rendimiento de los dispositivos emisores de luz azul pura mediante la modificación simultánea de la capa emisora de puntos cuánticos y la capa de inyección de huecos. Esta estrategia no solo optimiza la química superficial de los puntos cuánticos y su nivel de energía, ajustándose a la capa de transporte, reduciendo la extinción de la fluorescencia interfacial, sino que también mejora la conductividad, la transmitancia y la eficiencia de inyección de huecos de la capa de inyección de huecos. El dispositivo de luz azul pura tratado alcanzó una longitud de onda máxima de 461 nm, un ancho de línea de emisión de 19 nm, una luminancia máxima de 27210 cd/m², una eficiencia energética máxima de 8,83 lm/W, una eficiencia de corriente máxima de 10,10 cd/A y una eficiencia cuántica externa máxima del 23,44%, superando significativamente el rendimiento de los dispositivos sin tratamiento y los tratados con un solo objetivo. Este trabajo demuestra la eficacia de la modificación sinérgica de capas funcionales para mejorar el rendimiento del dispositivo y proporciona un camino viable para fabricar dispositivos emisores de luz azul pura de alto rendimiento.
