Kolloidal kuantum noktaları, ayarlanabilir emisyon dalga boyları, yüksek renk saflığı, çözelti işlenebilirliği ve mükemmel ışık verimliliği nedeniyle akademi ve endüstriden önemli ilgi görmüştür. Kuantum noktalarına dayalı gelişmekte olan bir elektrolüminesans teknolojisi olarak kuantum nokta ışık yayan diyotlar (LED'ler), geleceğin ekran teknolojileri için önemli adaylar haline gelmiştir. Son yıllarda yapısal tasarım, kuantum nokta sentezi, arayüz optimizasyonu ve üretim süreçlerindeki yenilikler sayesinde cihaz performansı önemli ölçüde iyileştirilmiştir. Şu anda, kırmızı ve yeşil ışık cihazlarının harici kuantum verimliliği genellikle %25'i aşarken, mavi ışık cihazlarının performansı nispeten geride kalmaktadır ve saf mavi ışık cihazları özellikle öne çıkmaktadır. Dar emisyon çizgi genişliğine, yüksek verimliliğe ve yüksek parlaklığa sahip saf mavi ışık cihazları, tam renkli ultra yüksek çözünürlüklü ekranları gerçekleştirmek için gerekli ön koşullardır. Ancak, şu anda bildirilen yüksek verimli mavi ışık cihazları çoğunlukla gök mavisi ışık bandında yoğunlaşmakta, bu da renk gamını sınırlamakta ve geniş renk gamlı ultra yüksek çözünürlüklü ekranların gelişimini engellemektedir. Bu nedenle, özellikle saf mavi ışık yayan cihazlar olmak üzere mavi ışıklı cihazların performansının artırılması aciliyet taşımaktadır.
Mavi ışık cihazlarının performansını iyileştirmeye yönelik mevcut stratejiler arasında temel olarak kuantum nokta yüzey kimyasal modifikasyonu ve yük taşıma katmanı mühendisliği yer alır. İlki, kuantum noktalarının yüzey kimyasını optimize ederek enerji seviyesi hizalamasını ve taşıyıcı hareketliliğini iyileştirir: örneğin, propanetiyol ile modifiye edilmiş kuantum noktaları, kısa zincirli ligandlar aracılığıyla yük taşıma ve enjeksiyon dengesini destekleyerek yüksek verimli mavi ışık cihazları elde eder. İkincisi ise yük taşıma katmanını modüle ederek daha dengeli bir taşıyıcı enjeksiyonu sağlar: örneğin, delik taşımasını artırmak için çapraz bağlı bir delik taşıma katmanında tek boyutlu taşıma kanalları oluşturmak veya elektron aşırı enjeksiyonunu bastırmak için çinko oksit elektron taşıma katmanının yerine kalay katkılı çinko oksit kullanmak. Ayrıca, yalıtkan polimerler ve diğer malzemeler, elektron aşırı enjeksiyonunu hafifletmek için genellikle elektron taşıma katmanı ile kuantum noktaları arasında arayüz katmanları olarak kullanılır. Yük dengesini esas olarak elektron enjeksiyonunu bastırarak iyileştiren elektron taşıma katmanı ve arayüz katmanı mühendisliğiyle karşılaştırıldığında, delik taşıma/enjeksiyon katmanı mühendisliği genellikle delik enjeksiyonunu artırarak yük dengesini sağlar ve aynı anda cihaz parlaklığını ve verimliliğini iyileştirme olasılığı daha yüksektir.
Mevcut araştırmalar çoğunlukla tek fonksiyonel katman modifikasyonuna odaklandığından, yüksek parlaklık ve yüksek verimliliği aynı anda elde etmek zorlaşmaktadır. Fonksiyonel katmanların sinerjik modülasyonunun mevcut sınırlamaların üstesinden gelmesi ve yüksek performanslı mavi ışık cihazları için yeni bir teknolojik yol sunması beklenmektedir.
Taiyuan Teknoloji Üniversitesi'nden Zhai Guangmei liderliğindeki bir ekip, kuantum nokta yayıcı katman ve delik enjeksiyon katmanını eş zamanlı olarak değiştirerek saf mavi ışık yayan cihazların performansını artırmak için basit ve etkili bir çift hedefli lityum klorür arıtma stratejisi geliştirdi. Bu strateji, kuantum noktalarının yüzey kimyasını ve enerji seviyelerinin taşıma katmanıyla eşleşmesini optimize ederek arayüz floresansının sönümlenmesini azaltmakla kalmayıp, aynı zamanda delik enjeksiyon katmanının iletkenliğini, geçirgenliğini ve delik enjeksiyon verimliliğini de artırıyor. İşlem görmüş saf mavi ışık cihazı, 461 nm tepe dalga boyu, 19 nm emisyon genişliği, 27210 cd/m² maksimum parlaklık, 8,83 lm/W maksimum güç verimliliği, 10,10 cd/A maksimum akım verimliliği ve %23,44 tepe harici kuantum verimliliği elde ederek, işlem görmemiş ve tek hedefli işlem görmüş cihazlardan önemli ölçüde daha iyi performans gösterdi. Bu çalışma, fonksiyonel katmanların sinerjik modifikasyonunun cihaz performansını iyileştirmedeki etkinliğini göstermekte ve yüksek performanslı saf mavi ışık yayan cihazların üretimi için uygulanabilir bir yol sunmaktadır.
