Οι κολλοειδείς κβαντικές κουκκίδες έχουν προσελκύσει σημαντική προσοχή από τον ακαδημαϊκό χώρο και τη βιομηχανία λόγω του ρυθμιζόμενου μήκους κύματος εκπομπής τους, της υψηλής καθαρότητας χρώματος, της επεξεργασιμότητας σε διαλύματα και της εξαιρετικής φωτεινής απόδοσης. Ως μια αναδυόμενη τεχνολογία ηλεκτροφωταύγειας που βασίζεται σε κβαντικές κουκκίδες, οι δίοδοι εκπομπής φωτός (LED) κβαντικών κουκκίδων έχουν γίνει σημαντικοί υποψήφιοι για μελλοντικές τεχνολογίες οθονών. Τα τελευταία χρόνια, μέσω καινοτομιών στον δομικό σχεδιασμό, τη σύνθεση κβαντικών κουκκίδων, τη βελτιστοποίηση διεπαφών και τις διαδικασίες κατασκευής, η απόδοση των συσκευών έχει βελτιωθεί σημαντικά. Επί του παρόντος, η εξωτερική κβαντική απόδοση των συσκευών κόκκινου και πράσινου φωτός γενικά υπερβαίνει το 25%, ενώ η απόδοση των συσκευών μπλε φωτός παραμένει σχετικά υστερούσα, με τις συσκευές καθαρού μπλε φωτός να είναι ιδιαίτερα εμφανείς. Οι συσκευές καθαρού μπλε φωτός με στενό πλάτος γραμμής εκπομπής, υψηλή απόδοση και υψηλή φωτεινότητα είναι απαραίτητες προϋποθέσεις για την υλοποίηση οθονών εξαιρετικά υψηλής ευκρίνειας πλήρους χρώματος. Ωστόσο, οι συσκευές μπλε φωτός υψηλής απόδοσης που αναφέρονται αυτήν τη στιγμή συγκεντρώνονται κυρίως στη ζώνη μπλε φωτός του ουρανού, γεγονός που περιορίζει τη χρωματική γκάμα και εμποδίζει την ανάπτυξη οθονών εξαιρετικά υψηλής ευκρίνειας ευρείας χρωματικής γκάμας. Επομένως, είναι επείγον να βελτιωθεί η απόδοση των συσκευών μπλε φωτός, ιδίως των συσκευών εκπομπής καθαρού μπλε φωτός.
Οι υπάρχουσες στρατηγικές για τη βελτίωση της απόδοσης των συσκευών μπλε φωτός περιλαμβάνουν κυρίως χημική τροποποίηση επιφάνειας κβαντικών κουκκίδων και μηχανική στρώσεων μεταφοράς φορτίου. Η πρώτη βελτιώνει την ευθυγράμμιση των ενεργειακών επιπέδων και την κινητικότητα των φορέων βελτιστοποιώντας την επιφανειακή χημεία των κβαντικών κουκκίδων: για παράδειγμα, οι τροποποιημένες με προπανοθειόλη κβαντικές κουκκίδες προάγουν την ισορροπία μεταφοράς και έγχυσης φορτίου μέσω υποκαταστατών βραχείας αλυσίδας, επιτυγχάνοντας συσκευές μπλε φωτός υψηλής απόδοσης. Η δεύτερη επιτυγχάνει πιο ισορροπημένη έγχυση φορέων ρυθμίζοντας το στρώμα μεταφοράς φορτίου: για παράδειγμα, κατασκευάζοντας μονοδιάστατα κανάλια μεταφοράς σε ένα διασταυρωμένο στρώμα μεταφοράς οπών για την ενίσχυση της μεταφοράς οπών ή χρησιμοποιώντας οξείδιο του ψευδαργύρου με πρόσμιξη κασσιτέρου για την αντικατάσταση του στρώματος μεταφοράς ηλεκτρονίων οξειδίου του ψευδαργύρου για την καταστολή της υπερέγχυσης ηλεκτρονίων. Επιπλέον, μονωτικά πολυμερή και άλλα υλικά χρησιμοποιούνται συχνά ως στρώματα διεπαφής μεταξύ του στρώματος μεταφοράς ηλεκτρονίων και των κβαντικών κουκκίδων για την ανακούφιση της υπερέγχυσης ηλεκτρονίων. Σε σύγκριση με τη μηχανική στρώματος μεταφοράς ηλεκτρονίων και στρώματος διεπαφής, η οποία βελτιώνει κυρίως την ισορροπία φορτίου καταστέλλοντας την έγχυση ηλεκτρονίων, η μηχανική στρώσεων μεταφοράς/έγχυσης οπών συνήθως επιτυγχάνει ισορροπία φορτίου ενισχύοντας την έγχυση οπών και είναι πιο πιθανό να βελτιώσει ταυτόχρονα τη φωτεινότητα και την απόδοση της συσκευής.
Η υπάρχουσα έρευνα επικεντρώνεται κυρίως στην τροποποίηση ενός μόνο λειτουργικού στρώματος, γεγονός που καθιστά δύσκολη την ταυτόχρονη επίτευξη υψηλής φωτεινότητας και υψηλής απόδοσης. Η συνεργιστική διαμόρφωση των λειτουργικών στρωμάτων αναμένεται να ξεπεράσει τους τρέχοντες περιορισμούς και να προσφέρει μια νέα τεχνολογική πορεία για συσκευές μπλε φωτός υψηλής απόδοσης.
Μια ομάδα με επικεφαλής τον Ζάι Γκουανγκμέι στο Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας Ταϊγιουάν ανέπτυξε μια απλή και αποτελεσματική στρατηγική επεξεργασίας χλωριούχου λιθίου διπλού στόχου για τη βελτίωση της απόδοσης των συσκευών εκπομπής καθαρού μπλε φωτός, τροποποιώντας ταυτόχρονα το στρώμα εκπομπής κβαντικών κουκκίδων και το στρώμα έγχυσης οπών. Αυτή η στρατηγική όχι μόνο βελτιστοποιεί τη χημεία της επιφάνειας των κβαντικών κουκκίδων και την αντιστοίχιση του επιπέδου ενέργειάς τους με το στρώμα μεταφοράς, μειώνοντας την απόσβεση φθορισμού στη διεπιφάνεια, αλλά και ενισχύει την αγωγιμότητα, τη διαπερατότητα και την απόδοση έγχυσης οπών του στρώματος έγχυσης οπών. Η επεξεργασμένη συσκευή καθαρού μπλε φωτός πέτυχε μέγιστο μήκος κύματος 461 ναυτικά μίλια, πλάτος γραμμής εκπομπής 19 ναυτικά μίλια, μέγιστη φωτεινότητα 27210 CD/m², μέγιστη απόδοση ισχύος 8,83 lm/W, μέγιστη απόδοση ρεύματος 10,10 CD/A και μέγιστη εξωτερική κβαντική απόδοση 23,44%, ξεπερνώντας σημαντικά τις μη επεξεργασμένες και τις επεξεργασμένες με έναν στόχο συσκευές. Αυτή η εργασία καταδεικνύει την αποτελεσματικότητα της συνεργιστικής τροποποίησης λειτουργικών στρωμάτων στη βελτίωση της απόδοσης των συσκευών και παρέχει μια εφικτή οδό για την κατασκευή συσκευών εκπομπής καθαρού μπλε φωτός υψηλής απόδοσης.
