حظيت النقاط الكمومية الغروانية باهتمام كبير من الأوساط الأكاديمية والصناعية بفضل طول موجة انبعاثها القابل للضبط، ونقاء لونها العالي، وقابليتها لمعالجة المحلول، وكفاءتها الضوئية الممتازة. وبصفتها تقنية ناشئة للتألق الكهربائي تعتمد على النقاط الكمومية، أصبحت الثنائيات الباعثة للضوء (قاد) القائمة على النقاط الكمومية مرشحة مهمة لتقنيات العرض المستقبلية. في السنوات الأخيرة، وبفضل الابتكارات في التصميم الهيكلي، وتوليف النقاط الكمومية، وتحسين الواجهة، وعمليات التصنيع، تحسن أداء الأجهزة بشكل ملحوظ. حاليًا، تتجاوز الكفاءة الكمومية الخارجية لأجهزة الضوء الأحمر والأخضر 25% بشكل عام، بينما لا يزال أداء أجهزة الضوء الأزرق متأخرًا نسبيًا، مع بروز أجهزة الضوء الأزرق النقي بشكل خاص. تُعد أجهزة الضوء الأزرق النقي ذات عرض خط الانبعاث الضيق، والكفاءة العالية، والسطوع العالي، شروطًا أساسية أساسية لتحقيق شاشات عرض فائقة الوضوح بالألوان الكاملة. ومع ذلك، فإن أجهزة الضوء الأزرق عالية الكفاءة المُبلغ عنها حاليًا تتركز في نطاق الضوء الأزرق السماوي، مما يحد من نطاق الألوان ويعرقل تطوير شاشات فائقة الوضوح ذات نطاق ألوان واسع. لذلك، من الضروري تحسين أداء أجهزة الضوء الأزرق، وخاصةً تلك التي تُصدر الضوء الأزرق النقي.
تتضمن الاستراتيجيات الحالية لتحسين أداء أجهزة الضوء الأزرق بشكل رئيسي التعديل الكيميائي لسطح النقاط الكمومية وهندسة طبقة نقل الشحنة. يُحسّن التعديل الكيميائي لسطح النقاط الكمومية محاذاة مستوى الطاقة وحركة الناقلات من خلال تحسين كيمياء سطح النقاط الكمومية: على سبيل المثال، تُعزز النقاط الكمومية المُعدّلة بالبروبانيثيول نقل الشحنة وتوازن الحقن من خلال ربيطات قصيرة السلسلة، مما يحقق أجهزة ضوء أزرق عالية الكفاءة. أما التعديل الكيميائي، فيحقق حقنًا أكثر توازنًا للناقلات من خلال تعديل طبقة نقل الشحنة: على سبيل المثال، إنشاء قنوات نقل أحادية البعد في طبقة نقل ثقوب متشابكة لتعزيز نقل الثقوب، أو استخدام أكسيد الزنك المُشاب بالقصدير ليحل محل طبقة نقل الإلكترونات لأكسيد الزنك لمنع الحقن المفرط للإلكترونات. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تُستخدم البوليمرات العازلة ومواد أخرى كطبقات واجهة بين طبقة نقل الإلكترونات والنقاط الكمومية للحد من الحقن المفرط للإلكترونات. بالمقارنة مع هندسة طبقة نقل الإلكترون وطبقة الواجهة، والتي تعمل بشكل أساسي على تحسين توازن الشحنة عن طريق قمع حقن الإلكترون، فإن هندسة طبقة نقل/حقن الفتحة تحقق عادةً توازن الشحنة عن طريق تعزيز حقن الفتحة، ومن المرجح أن تعمل في نفس الوقت على تحسين سطوع الجهاز وكفاءته.
تركز الأبحاث الحالية بشكل رئيسي على تعديل طبقة وظيفية واحدة، مما يجعل تحقيق سطوع وكفاءة عاليتين في آنٍ واحد أمرًا صعبًا. من المتوقع أن يتغلب التعديل التآزري للطبقات الوظيفية على القيود الحالية، ويوفر مسارًا تكنولوجيًا جديدًا لأجهزة الضوء الأزرق عالية الأداء.
طوّر فريقٌ بقيادة تشاي غوانغمي من جامعة تاييوان للتكنولوجيا استراتيجيةً بسيطةً وفعّالةً لمعالجة كلوريد الليثيوم ثنائيّ الهدف لتحسين أداء أجهزة إصدار الضوء الأزرق النقيّ، وذلك من خلال تعديل طبقة إصدار النقاط الكمومية وطبقة حقن الثقوب في آنٍ واحد. لا تقتصر هذه الاستراتيجية على تحسين كيمياء سطح النقاط الكمومية ومطابقة مستوى طاقتها مع طبقة النقل، مما يُقلّل من إخماد الفلورسنت السطحي، بل تُحسّن أيضًا من التوصيلية والنفاذية وكفاءة حقن الثقوب في طبقة حقن الثقوب. حقّق جهاز الضوء الأزرق النقيّ المُعالَج طولًا موجيًا أقصى قدره 461 نانومترًا، وعرض خط انبعاث 19 نانومترًا، وأقصى سطوع قدره 27210 شمعة/متر مربع، وأقصى كفاءة طاقة قدرها 8.83 لومن/واط، وأقصى كفاءة تيار قدرها 10.10 شمعة/أمبير، وأقصى كفاءة كمية خارجية قدرها 23.44%، متفوقًا بشكلٍ ملحوظ على الأجهزة غير المُعالَجة والأجهزة المُعالَجة ذات الهدف الواحد. يوضح هذا العمل فعالية التعديل التآزري للطبقات الوظيفية في تحسين أداء الجهاز ويوفر مسارًا عمليًا لتصنيع أجهزة إصدار الضوء الأزرق النقي عالية الأداء.
