Immagini elettroluminescenti dei LED GQD (a sinistra) ed efficienza di luminescenza dei LED GQD (a destra). Attestazione:KAIST
I primi diodi emettitori di luce a punti quantici in grafene (GQD-LED), fabbricato utilizzando punti quantici di grafene ad alta resa quantistica attraverso composti di intercalazione di grafite, mostrano una luminanza superiore a 1, 000 cd/m 2 .
Il grafene è un nanomateriale di carbonio 2D con molte proprietà affascinanti che possono consentire la creazione di elettronica di prossima generazione. Però, è noto che il grafene non è applicabile ai dispositivi ottici a causa della sua mancanza di un band gap elettronico. D'altra parte, punti quantici di grafene (GQD), che sono grandi solo pochi nanometri nella dimensione laterale, sono mostrati per emettere luce su eccitazione nella gamma spettrale visibile. I GQD hanno attirato molta attenzione come materiale luminescente di nuova generazione per le loro eccezionali proprietà:luminescenza regolabile, fotostabilità superiore, bassa tossicità, e resistenza chimica.
Recentemente, Prof. Seokwoo Jeon (Scienze e ingegneria dei materiali), Prof. Yong-Hoon Cho (Fisica), e il prof. Seunghyup Yoo (Ingegneria elettrica) sono riusciti a sviluppare LED basati su punti quantici di grafene. GQD altamente puri sono stati sintetizzati con un metodo ecologico progettato dal gruppo del Prof. Jeon, i loro meccanismi di emissione della luce sono stati attentamente studiati dal gruppo del Prof. Cho con la loro tecnica spettroscopica transitoria, e infine il gruppo del Prof. Yoo ha portato la propria esperienza OLED per creare LED basati su GQD.
I GQD con elevata sintonizzabilità ed efficienza della luminanza sono stati sintetizzati mediante un percorso basato su composti intercalanti di grafite (GIC). Il metodo proposto è conveniente, ecologico, e scalabile, in quanto consente la fabbricazione diretta di GQD utilizzando acqua senza tensioattivi o solventi chimici.
I GQD sono stati quindi utilizzati come emettitori in diodi organici a emissione di luce (OLED) per identificare le proprietà ottiche chiave del GQD. Dopo aver accuratamente progettato la configurazione dello strato in modo che l'iniezione di elettroni e lacune potesse essere bilanciata, i LED GQD costruiti hanno mostrato una luminanza di 1, 000 cd/m 2 , che è ben al di sopra dei livelli di luminosità tipici dei display portatili utilizzati negli smartphone. Considerando quanto sono sottili i GQD, un display pieghevole simile alla carta potrebbe presto diventare realtà.
Un'illustrazione schematica del metodo di preparazione di GQD altamente efficienti (a sinistra) e un'immagine di GQD dispersi in acqua (a destra). Attestazione:KAIST
Il presente lavoro, per la prima volta, hanno dimostrato che i GQD possono essere applicati ai dispositivi ottici fabbricando LED basati su GQD con una luminosità significativa. Sebbene, l'efficienza dei LED basati su GQD è attualmente inferiore a quella dei LED convenzionali, si prevede che miglioreranno nel prossimo futuro con un processo dei materiali e una struttura del dispositivo ottimizzati.
Questa ricerca è stata pubblicata come articolo di copertina in Materiali ottici avanzati (Vol.2, 1016-1023 (2014)), una rivista di prim'ordine che presenta progressi significativi nei materiali e nei dispositivi ottici basati su di essi.
