Les points quantiques colloïdaux ont suscité un vif intérêt dans les milieux universitaires et industriels en raison de leur longueur d'onde d'émission ajustable, de leur grande pureté de couleur, de leur aptitude à être traités en solution et de leur excellent rendement lumineux. En tant que technologie d'électroluminescence émergente basée sur les points quantiques, les diodes électroluminescentes (DEL) à points quantiques sont devenues des candidates de choix pour les futures technologies d'affichage. Ces dernières années, grâce aux innovations en matière de conception structurelle, de synthèse des points quantiques, d'optimisation des interfaces et de procédés de fabrication, les performances des dispositifs ont été considérablement améliorées. Actuellement, le rendement quantique externe des dispositifs à lumière rouge et verte dépasse généralement 25 %, tandis que les performances des dispositifs à lumière bleue restent relativement inférieures, les dispositifs à lumière bleue pure étant particulièrement prometteurs. Des dispositifs à lumière bleue pure, caractérisés par une faible largeur de raie d'émission, un rendement élevé et une forte luminosité, sont des prérequis indispensables à la réalisation d'écrans ultra haute définition en couleur. Cependant, les dispositifs à lumière bleue à haut rendement actuellement disponibles se concentrent principalement dans la bande du bleu ciel, ce qui limite la gamme de couleurs et freine le développement d'écrans ultra haute définition à large gamme de couleurs. Il est donc urgent d'améliorer les performances des dispositifs à lumière bleue, et plus particulièrement des dispositifs émettant de la lumière bleue pure.
Les stratégies actuelles d'amélioration des performances des dispositifs à lumière bleue reposent principalement sur la modification chimique de la surface des points quantiques et l'ingénierie de la couche de transport de charges. La première améliore l'alignement des niveaux d'énergie et la mobilité des porteurs en optimisant la chimie de surface des points quantiques : par exemple, les points quantiques modifiés par le propanethiol favorisent l'équilibre du transport et de l'injection de charges grâce à des ligands à chaîne courte, permettant ainsi d'obtenir des dispositifs à lumière bleue à haut rendement. La seconde permet une injection de porteurs plus équilibrée en modulant la couche de transport de charges : par exemple, la construction de canaux de transport unidimensionnels dans une couche de transport de trous réticulée améliore le transport des trous, ou l'utilisation d'oxyde de zinc dopé à l'étain en remplacement de la couche de transport d'électrons en oxyde de zinc afin de limiter la surinjection d'électrons. De plus, des polymères isolants et d'autres matériaux sont souvent utilisés comme couches d'interface entre la couche de transport d'électrons et les points quantiques pour atténuer la surinjection d'électrons. Contrairement à l'ingénierie de la couche de transport d'électrons et de la couche d'interface, qui améliore principalement l'équilibre des charges en limitant l'injection d'électrons, l'ingénierie de la couche de transport/injection de trous permet généralement d'atteindre cet équilibre en améliorant l'injection de trous, et est plus susceptible d'améliorer simultanément la luminosité et le rendement du dispositif.
Les recherches actuelles se concentrent principalement sur la modification d'une seule couche fonctionnelle, ce qui rend difficile l'obtention simultanée d'une luminosité et d'une efficacité élevées. La modulation synergique des couches fonctionnelles devrait permettre de surmonter les limitations actuelles et d'ouvrir une nouvelle voie technologique pour les dispositifs à lumière bleue haute performance.
Une équipe dirigée par Zhai Guangmei de l'Université de Technologie de Taiyuan a mis au point une stratégie de traitement au chlorure de lithium à double cible, simple et efficace, pour améliorer les performances des dispositifs électroluminescents bleus purs. Cette stratégie modifie simultanément la couche émettrice de points quantiques et la couche d'injection de trous. Elle optimise non seulement la chimie de surface des points quantiques et leur adéquation énergétique avec la couche de transport, réduisant ainsi l'extinction de fluorescence interfaciale, mais améliore également la conductivité, la transmittance et l'efficacité d'injection de trous de cette dernière. Le dispositif ainsi traité atteint une longueur d'onde maximale de 461 nm, une largeur de raie d'émission de 19 nm, une luminance maximale de 27 210 cd/m², une efficacité énergétique maximale de 8,83 lm/W, une efficacité lumineuse maximale de 10,10 cd/A et un rendement quantique externe maximal de 23,44 %, surpassant nettement les dispositifs non traités et ceux traités par une seule cible. Ce travail démontre l'efficacité de la modification synergique des couches fonctionnelles pour améliorer les performances du dispositif et fournit une voie réalisable pour la fabrication de dispositifs électroluminescents bleus purs à hautes performances.
