Colloïdale kwantumdots hebben aanzienlijke aandacht getrokken van de academische wereld en de industrie vanwege hun instelbare emissiegolflengte, hoge kleurzuiverheid, verwerkbaarheid van de oplossing en uitstekende lichtopbrengst. Als opkomende elektroluminescentietechnologie gebaseerd op kwantumdots zijn lichtgevende diodes (leds) van kwantumdots belangrijke kandidaten geworden voor toekomstige displaytechnologieën. De afgelopen jaren zijn de prestaties van apparaten aanzienlijk verbeterd door innovaties in structureel ontwerp, kwantumdotsynthese, interface-optimalisatie en fabricageprocessen. Momenteel ligt de externe kwantumrendement van apparaten met rood en groen licht over het algemeen boven de 25%, terwijl de prestaties van apparaten met blauw licht relatief achterblijven, waarbij apparaten met puur blauw licht bijzonder prominent aanwezig zijn. Apparaten met puur blauw licht met een smalle emissielijnbreedte, hoge efficiëntie en hoge helderheid zijn noodzakelijke voorwaarden voor de realisatie van full-color ultra-high-definition displays. De momenteel gerapporteerde apparaten met hoog rendement voor blauw licht zijn echter voornamelijk geconcentreerd in de hemelsblauwe lichtband, wat het kleurengamma beperkt en de ontwikkeling van ultra-high-definition displays met een breed kleurengamma belemmert. Daarom is het dringend noodzakelijk om de prestaties van apparaten die blauw licht uitstralen te verbeteren, vooral van apparaten die zuiver blauw licht uitstralen.
Bestaande strategieën voor het verbeteren van de prestaties van blauwlichtapparaten omvatten voornamelijk chemische modificatie van het oppervlak van quantum dots en het ontwerpen van de ladingstransportlaag. De eerste verbetert de uitlijning van het energieniveau en de mobiliteit van ladingsdragers door de oppervlaktechemie van quantum dots te optimaliseren: propaanthiol-gemodificeerde quantum dots bevorderen bijvoorbeeld de balans tussen ladingstransport en -injectie via korteketenliganden, wat resulteert in zeer efficiënte blauwlichtapparaten. De laatste bereikt een meer gebalanceerde ladingsdragerinjectie door de ladingstransportlaag te moduleren: bijvoorbeeld door eendimensionale transportkanalen te construeren in een vernet gattransportlaag om het gattransport te verbeteren, of door tin-gedoteerd zinkoxide te gebruiken ter vervanging van de zinkoxide-elektronentransportlaag om overinjectie van elektronen te onderdrukken. Daarnaast worden isolerende polymeren en andere materialen vaak gebruikt als interfacelagen tussen de elektronentransportlaag en quantum dots om overinjectie van elektronen te verminderen. Vergeleken met de techniek van de elektronentransportlaag en interfacelaag, die voornamelijk de ladingsbalans verbetert door elektroneninjectie te onderdrukken, bereikt gattransport/-injectielaag doorgaans de ladingsbalans door de gatinjectie te verbeteren, en is de kans groter dat tegelijkertijd de helderheid en efficiëntie van het apparaat worden verbeterd.
Bestaand onderzoek richt zich voornamelijk op modificatie van één functionele laag, waardoor het moeilijk is om tegelijkertijd hoge helderheid en hoge efficiëntie te bereiken. Synergetische modulatie van functionele lagen zal naar verwachting de huidige beperkingen overwinnen en een nieuw technologisch pad openen voor hoogwaardige blauwlichtapparaten.
Een team onder leiding van Zhai Guangmei van de Technische Universiteit van Taiyuan ontwikkelde een eenvoudige en effectieve behandelingsstrategie met lithiumchloride met twee targets om de prestaties van zuiver blauw licht emitterende apparaten te verbeteren door gelijktijdig de emitterende laag van kwantumdots en de gatinjectielaag te modificeren. Deze strategie optimaliseert niet alleen de oppervlaktechemie van de kwantumdots en hun energieniveau-afstemming met de transportlaag, waardoor grensvlakfluorescentie-quenching wordt verminderd, maar verbetert ook de geleidbaarheid, transmissie en gatinjectie-efficiëntie van de gatinjectielaag. Het behandelde zuiver blauw licht-apparaat behaalde een piekgolflengte van 461 nm, een emissielijnbreedte van 19 nm, een maximale luminantie van 27210 cd/m², een maximaal vermogensrendement van 8,83 lm/W, een maximaal stroomrendement van 10,10 cd/A en een piek extern kwantumrendement van 23,44%, wat aanzienlijk beter presteert dan onbehandelde en met één target behandelde apparaten. Dit werk toont aan dat synergetische modificatie van functionele lagen effectief is bij het verbeteren van de prestaties van apparaten. Daarnaast biedt het een haalbaar pad voor de fabricage van hoogwaardige apparaten die zuiver blauw licht uitstralen.
