콜로이드 양자점은 발광 파장 조절 가능, 높은 색순도, 용액 공정성, 그리고 뛰어난 발광 효율로 학계와 산업계의 큰 관심을 받아왔습니다. 양자점 기반의 새로운 전계발광 기술인 양자점 발광 다이오드(주도의)는 미래 디스플레이 기술의 중요한 후보로 부상했습니다. 최근 구조 설계, 양자점 합성, 계면 최적화, 그리고 제조 공정의 혁신을 통해 소자 성능이 크게 향상되었습니다. 현재 적색 및 녹색 소자의 외부 양자 효율은 일반적으로 25%를 넘는 반면, 청색 소자의 성능은 상대적으로 뒤처져 있으며, 특히 순수 청색 소자가 두드러집니다. 좁은 발광 선폭, 높은 효율, 그리고 높은 휘도를 가진 순수 청색 소자는 풀컬러 초고화질 디스플레이 구현에 필수적인 전제 조건입니다. 그러나 현재 보고된 고효율 청색 소자는 대부분 하늘색 계열의 청색 대역에 집중되어 있어 색 재현 범위를 제한하고 넓은 색 재현 범위를 가진 초고화질 디스플레이 개발을 저해하고 있습니다. 따라서 청색광 소자, 특히 순수 청색광 방출 소자의 성능을 향상시키는 것이 시급합니다.
청색광 소자의 성능을 향상시키기 위한 기존 전략에는 주로 양자점 표면 화학적 개질과 전하 수송층 엔지니어링이 있습니다. 전자는 양자점의 표면 화학을 최적화하여 에너지 준위 정렬과 캐리어 이동도를 향상시킵니다. 예를 들어, 프로판티올로 개질된 양자점은 짧은 사슬 리간드를 통해 전하 수송 및 주입 균형을 촉진하여 고효율 청색광 소자를 구현합니다. 후자는 전하 수송층을 조절하여 더욱 균형 잡힌 캐리어 주입을 달성합니다. 예를 들어, 가교된 정공 수송층에 1차원 수송 채널을 구축하여 정공 수송을 향상시키거나, 주석 도핑된 산화아연을 사용하여 산화아연 전자 수송층을 대체하여 전자 과주입을 억제합니다. 또한, 전자 과주입을 완화하기 위해 전자 수송층과 양자점 사이의 계면층으로 절연성 고분자 및 기타 재료가 자주 사용됩니다. 주로 전자 주입을 억제하여 전하 균형을 개선하는 전자 수송층 및 계면층 엔지니어링과 달리, 정공 수송/주입층 엔지니어링은 일반적으로 정공 주입을 향상시켜 전하 균형을 달성하며, 소자의 밝기와 효율을 동시에 향상시킬 가능성이 더 높습니다.
기존 연구는 대부분 단일 기능층 변형에 집중되어 있어 고휘도와 고효율을 동시에 달성하기 어렵습니다. 기능층의 시너지적 변조는 현재의 한계를 극복하고 고성능 청색광 소자를 위한 새로운 기술적 길을 제시할 것으로 기대됩니다.
타이위안 이공대학의 자이 광메이(자이 광메이)가 이끄는 연구팀은 양자점 발광층과 정공 주입층을 동시에 개질하여 순수 청색 발광 소자의 성능을 향상시키는 간단하고 효과적인 이중 표적 염화리튬 처리 전략을 개발했습니다. 이 전략은 양자점의 표면 화학 및 수송층과의 에너지 준위 매칭을 최적화하여 계면 형광 소광을 줄일 뿐만 아니라 정공 주입층의 전도도, 투과율 및 정공 주입 효율을 향상시킵니다. 처리된 순수 청색 발광 소자는 461nm의 피크 파장, 19nm의 방출 선폭, 27210cd/m²의 최대 휘도, 8.83lm/W의 최대 전력 효율, 10.10cd/A의 최대 전류 효율, 23.44%의 최대 외부 양자 효율을 달성하여 미처리 및 단일 표적 처리 소자보다 훨씬 우수한 성능을 보였습니다. 이 연구는 기능층의 시너지적 변형이 소자 성능을 개선하는 데 효과적임을 보여주고 고성능 순수 청색 발광 소자를 제조하는 실행 가능한 경로를 제공합니다.
