Images électroluminescentes des GQD-LED (à gauche) et efficacité de luminescence des GQD-LED (à droite). Crédit :KAIST
Les premières diodes électroluminescentes à points quantiques en graphène (GQD-LED), fabriqué en utilisant des points quantiques de graphène à haut rendement quantique à travers des composés d'intercalation de graphite, présenter une luminance supérieure à 1, 000 cd/m 2 .
Le graphène est un nanomatériau de carbone 2D doté de nombreuses propriétés fascinantes qui peuvent permettre la création d'électronique de nouvelle génération. Cependant, il est connu que le graphène n'est pas applicable aux dispositifs optiques en raison de son absence de bande interdite électronique. D'autre part, points quantiques de graphène (GQD), qui ne mesurent que quelques nanomètres dans la dimension latérale, sont montrés pour émettre de la lumière lors de l'excitation dans la gamme spectrale visible. Les GQD ont attiré beaucoup d'attention en tant que matériau luminescent de nouvelle génération pour leurs propriétés exceptionnelles :luminescence accordable, photostabilité supérieure, faible toxicité, et résistance chimique.
Récemment, Prof. Seokwoo Jeon (Science et ingénierie des matériaux), Pr Yong-Hoon Cho (Physique), et le professeur Seunghyup Yoo (génie électrique) ont réussi à développer des LED basées sur des points quantiques de graphène. Des GQD hautement purs ont été synthétisés par une méthode respectueuse de l'environnement conçue par le groupe du professeur Jeon, leurs mécanismes d'émission de lumière ont été soigneusement étudiés par le groupe du professeur Cho avec leur technique de spectroscopie transitoire, et enfin, le groupe du professeur Yoo a apporté son expertise OLED pour créer des LED basées sur GQD.
Les GQD avec une grande capacité d'accord de luminance et d'efficacité ont été synthétisés par une voie basée sur des composés d'intercalation de graphite (GIC). La méthode proposée est rentable, respectueux de la nature, et évolutif, car il permet la fabrication directe de GQD en utilisant de l'eau sans tensioactif ni solvant chimique.
Les GQD ont ensuite été utilisés comme émetteurs dans des diodes électroluminescentes organiques (OLED) afin d'identifier les propriétés optiques clés du GQD. Après avoir soigneusement conçu la configuration de la couche de sorte que l'injection d'électrons et de trous puisse être équilibrée, les LED GQD construites présentaient une luminance de 1, 000 cd/m 2 , ce qui est bien au-dessus des niveaux de luminosité typiques des écrans portables utilisés dans les smartphones. Compte tenu de la finesse des GQD, un présentoir pliable ressemblant à du papier pourrait bientôt devenir une réalité.
Une illustration schématique de la méthode de préparation de GQD hautement efficaces (à gauche) et une image de GQD dispersés dans l'eau (à droite). Crédit :KAIST
Le présent travail, pour la première fois, ont démontré que les GQD peuvent être appliqués aux dispositifs optiques en fabriquant des LED à base de GQD avec une luminosité significative. Même si, l'efficacité des LED à base de GQD est actuellement inférieure à celle des LED classiques, on s'attend à ce qu'ils s'améliorent dans un proche avenir avec un processus de matériau et une structure de dispositif optimisés.
Cette recherche a fait l'objet d'un article de couverture dans Matériaux optiques avancés (Vol.2, 1016-1023 (2014)), un journal de premier plan qui présente des avancées significatives dans les matériaux optiques et les dispositifs basés sur eux.
