No campo dos diodos emissores de luz de pontos quânticos (QLEDs), os pontos quânticos à base de CdSe têm sido amplamente estudados e alcançaram excelente desempenho em QLEDs emissores de luz vermelha e verde. No entanto, para obter luminescência azul, os núcleos de CdSe precisam se tornar extremamente pequenos (diâmetro < 2 nm), o que pode levar a propriedades de superfície instáveis, resultando em menor eficiência quântica externa (EQE) dos QLEDs azuis em comparação com os QLEDs vermelhos e verdes.

A revista Angewandte relata que pesquisadores conseguiram preparar dispositivos QLED azuis de alto desempenho, projetando e sintetizando pontos quânticos de g-CdZnSeS/ZnS com estruturas únicas, alcançando uma eficiência quântica externa (EQE) inovadora de até 24%. O componente de gradiente otimizado aliviou a tensão da rede cristalina núcleo/casca. Devido à supressão da transferência de excítons e da recombinação Auger, a eficiência quântica externa (EQE) dos QLEDs azuis com grandes núcleos de liga CdZnSeS atingiu um valor inovador de 24%.

Neste trabalho, pesquisadores sintetizaram um núcleo gigante de liga CdZnSeS por meio da difusão de átomos de zinco no núcleo de CdSeS, o que permite otimizar a composição gradual e aliviar a tensão da rede cristalina núcleo/casca. A casca externa é composta por 1 a 2 monocamadas de ZnS, resultando em uma variação gradual na composição de todo o ponto quântico. Esse projeto estrutural não apenas suprime efetivamente a transferência de excítons e a recombinação Auger, como também reduz o nível de Fermi, melhorando assim o confinamento interno dos excítons. Os pontos quânticos de g-CdZnSeS/ZnS exibem monodispersão e um rendimento quântico de fotoluminescência (PLQY) de até 95%.

Com base no excelente desempenho dos pontos quânticos, pesquisadores prepararam dispositivos QLED utilizando polivinilcarbazol (PVK) como camada de transporte de lacunas e nanopartículas de ZnMgO como camada de transporte de elétrons. Os resultados mostram que o brilho máximo dos dispositivos QLED g-CdZnSeS/ZnS é de aproximadamente 57.000 cd/m², a tensão de ativação é de cerca de 3,8 V e a EQE máxima é de cerca de 24%, enquanto a EQE máxima dos dispositivos QLED baseados nas outras duas estruturas núcleo/casca é de apenas 8%.

Além disso, a EQE de 48 dispositivos preparados em diferentes lotes de experimentos concentrou-se principalmente na faixa de 21% a 24%, demonstrando excelente repetibilidade. Em diferentes tensões de 3 a 9 V, o valor de pico do espectro de eletroluminescência (EL) estabilizou-se em 479 nm. Com uma densidade de corrente constante de 8000 cd/m², a vida útil (T50) do dispositivo foi de 10 horas, e pode-se inferir que a T50 com um brilho inicial de 100 cd/m² é de aproximadamente 27000 horas.

O método proposto neste trabalho fornece informações e orientações valiosas para o desenvolvimento de QLEDs azuis de alto desempenho. Pesquisas futuras podem otimizar ainda mais os métodos de síntese de pontos quânticos e a estrutura dos dispositivos QLED para alcançar maior eficiência e estabilidade.
Título da publicação: Melhorando o confinamento interno de excítons para diodos emissores de luz de pontos quânticos azuis eficientes baseados em CdZnSeS