Solution de point quantique bleu brillant dans un flacon dans un laboratoire. Crédit :Source de lumière canadienne
Il y a beaucoup de choses que les points quantiques pourraient faire, mais l'endroit le plus évident où ils pourraient changer nos vies est de rendre les couleurs de nos téléviseurs et écrans plus vierges. La recherche utilisant la source lumineuse canadienne (CLS) à l'Université de la Saskatchewan aide à rapprocher cette technologie de nos salons.
Les points quantiques sont des nanocristaux qui brillent, une propriété avec laquelle les scientifiques ont travaillé pour développer des LED de nouvelle génération. Quand un point quantique brille, il crée une lumière très pure dans une longueur d'onde précise de rouge, bleu ou vert. LED classiques, trouvé dans nos écrans de télévision aujourd'hui, produire une lumière blanche qui est filtrée pour obtenir les couleurs souhaitées, un processus qui conduit à des couleurs moins vives et plus boueuses.
Jusqu'à maintenant, points quantiques bleus brillants, qui sont essentiels pour créer une gamme complète de couleurs, se sont avérés particulièrement difficiles à développer pour les chercheurs. Cependant, Le Dr Yitong Dong, chercheur à l'Université de Toronto (U of T), et ses collaborateurs ont fait un grand pas en avant dans la fluorescence des points quantiques bleus, résultats qu'ils ont récemment publiés dans Nature Nanotechnologie .
"L'idée est que si vous avez une LED bleue, tu as tout. Nous pouvons toujours convertir la lumière du bleu au vert et au rouge, " dit Dong. " Disons que vous avez du vert, alors vous ne pouvez pas utiliser cette lumière à plus faible énergie pour faire du bleu."
La percée de l'équipe a conduit à des points quantiques qui produisent une lumière verte à une efficacité quantique externe (EQE) de 22% et bleue à 12.3%. Le rendement maximum théorique n'est pas loin à 25%, et c'est la première LED bleue à pérovskite signalée comme atteignant un EQE supérieur à 10 %.
Yitong Dong, chercheur à l'Université de Toronto. Crédit :Source de lumière canadienne
La science
Dong travaille dans le domaine des points quantiques depuis deux ans dans le groupe de recherche du Dr Edward Sargent à l'Université de Toronto. Cette augmentation étonnante de l'efficacité a pris du temps, une démarche de production atypique, et surmonter plusieurs obstacles scientifiques à atteindre.
Techniques CLS, notamment GIWAXS sur la ligne HXMA, a permis aux chercheurs de vérifier les structures obtenues dans leurs films de points quantiques. Cela a validé leurs résultats et a aidé à clarifier ce que les changements structurels permettent d'obtenir en termes de performances LED.
"Le CLS a été très utile. GIWAXS est une technique fascinante, " dit Dong.
Le premier défi était l'uniformité, important pour assurer une couleur bleu clair et empêcher la LED de se déplacer vers la production de lumière verte.
"Nous avons utilisé une approche synthétique spéciale pour obtenir un assemblage très uniforme, Ainsi, chaque particule a la même taille et la même forme. Le film global est presque parfait et maintient les conditions d'émission bleue tout au long, " dit Dong.
Lumière LED à points quantiques pendant le fonctionnement. Crédit :Source de lumière canadienne
Prochain, l'équipe devait s'attaquer à l'injection de charge nécessaire pour exciter les points en luminescence. Comme les cristaux ne sont pas très stables, ils ont besoin de molécules stabilisatrices pour agir comme échafaudage et les soutenir. Ce sont généralement de longues chaînes de molécules, avec jusqu'à 18 molécules de carbone non conductrices à la surface, ce qui rend difficile l'obtention de l'énergie nécessaire pour produire de la lumière.
« Nous avons utilisé une structure de surface spéciale pour stabiliser la boîte quantique. Par rapport aux films fabriqués avec des molécules à longue chaîne coiffées de points quantiques, notre film a une conductivité 100 fois plus élevée, parfois même 1000 fois plus élevé."
Cette performance remarquable est une référence clé dans la mise sur le marché de ces LED à nanocristaux. Cependant, la stabilité reste un problème et les LED à points quantiques souffrent d'une courte durée de vie. Dong est enthousiasmé par le potentiel du domaine et ajoute :"J'aime les photons, ce sont des matériaux intéressants, et, bien, ces cristaux brillants sont tout simplement magnifiques."
