Une nouvelle LED à points quantiques contrôlée par couche atomique permet de surmonter le goulot d'étranglement de la technologie d'affichage
L'équipe de recherche de Wang Ligang de l'École des nouveaux matériaux de l'École doctorale de Shenzhen de l'Université de Pékin, en collaboration avec des institutions de recherche internationales telles que le laboratoire Cavendish de l'Université de Cambridge, a réalisé des progrès décisifs dans le domaine des diodes électroluminescentes à points quantiques. La recherche a proposé de manière innovante une solution technologique de diode électroluminescente basée sur la régulation des points quantiques à couches atomiques. Les résultats pertinents ont été publiés dans la revue Science Advances, offrant une nouvelle solution pour le développement de la technologie d'affichage ultra-haute définition.
L'équipe de recherche a développé une technologie de synthèse par évaporation rapide assistée par solvant polaire (FEPS) pour préparer avec succès des matériaux à points quantiques avec différentes longueurs d'onde d'émission en contrôlant précisément le nombre de couches atomiques de points quantiques de pérovskite. Les données expérimentales montrent que cette technologie peut atteindre un pic d'électroluminescence réglable en continu de 607 à 728 nm, avec une efficacité quantique externe de 26,8 % et une largeur de demi-pic de pureté de couleur de seulement 29 à 43 nm, ce qui est nettement meilleur que les 61 nm des matériaux pérovskites quasi bidimensionnels en vrac traditionnels. Plus important encore, la technologie atteint une précision de contrôle de la longueur d'onde au niveau de la couche atomique, avec une différence de longueur d'onde entre différents lots de dispositifs inférieure à 1 nm, ce qui est bien mieux que la fluctuation de 40 nm de la technologie de contrôle de taille traditionnelle.
LED à points quantiques en perovskite MAPbI3 avec différentes couches atomiques
Cette avancée technologique résout efficacement les deux principaux problèmes techniques existant dans les écrans à points quantiques traditionnels : en remplaçant le contrôle de la taille par un contrôle précis du nombre de couches atomiques, l'influence de facteurs tels que le rapport des précurseurs et les conditions de réaction sur la longueur d'onde de luminescence est évitée ; la conception du système sans halogénure est adoptée pour supprimer avec succès le problème de ségrégation des composants des matériaux perovskites à halogénure mixte dans les dispositifs optoélectroniques. Des études sur la dynamique des porteurs ont montré que le mécanisme de transfert de charge joue un rôle dominant dans le processus d'électroluminescence. Cette découverte fournit une base théorique importante pour l'étude des mécanismes de transfert d'énergie dans les systèmes à bandes interdites multiples.
Cette solution technique a montré des avantages significatifs dans le domaine de l'affichage : les dispositifs LED à points quantiques préparés par celle-ci présentent non seulement d'excellentes performances de couleur, mais réalisent également des percées en matière de stabilité de fonctionnement. Les données expérimentales montrent que dans des conditions de fonctionnement continues, le dispositif peut toujours maintenir des performances de luminescence et de couleur stables, offrant ainsi un système de matériaux fiable pour la prochaine génération de technologie d'affichage ultra-haute définition.
Les recherches ont été menées conjointement par une équipe de recherche scientifique sino-britannique et ont été financées conjointement par la bourse internationale Newton de la Royal Society du Royaume-Uni, la National Natural Science Foundation de Chine et d'autres institutions. Les résultats de la recherche ouvrent non seulement une nouvelle voie technique pour la technologie d'affichage à points quantiques, mais développent également de nouvelles idées pour l'application des matériaux perovskites dans le domaine des dispositifs optoélectroniques.
Performances des LED à points quantiques avec différents nombres de couches atomiques