Le luci a LED sono diventate soluzioni di illuminazione onnipresenti per case e aziende, ma quando si tratta di display grandi e ad alta risoluzione, i LED tradizionali hanno degli svantaggi documentati. I display a LED utilizzano un'alta tensione e un fattore chiamato efficienza di conversione della potenza interna è basso, il che significa che i costi energetici per far funzionare i display sono elevati, i display non durano a lungo e possono surriscaldarsi.

In un articolo pubblicato su Nano Research , i ricercatori sottolineano come un progresso tecnologico chiamato punti quantici potrebbe essere la soluzione ad alcune di queste sfide. I punti quantici sono minuscoli cristalli artificiali che fungono da semiconduttori. A causa delle loro dimensioni, hanno proprietà uniche che possono renderli utili nella tecnologia di visualizzazione.

"I LED tradizionali hanno avuto successo in campi come display, illuminazione e comunicazioni ottiche. Tuttavia, la tecnica utilizzata per acquisire materiali e dispositivi semiconduttori di alta qualità è altamente dispendiosa in termini di energia e costi", ha affermato Xing Lin del College of Scienza dell'informazione e ingegneria elettronica presso l'Università di Zhejiang. "Il punto quantico colloidale fornisce un modo conveniente per costruire LED ad alte prestazioni utilizzando tecniche di elaborazione di soluzioni economiche e materiali di qualità chimica. Inoltre, come materiale inorganico, il punto quantico colloidale supera i semiconduttori organici emissivi nella stabilità del funzionamento a lungo termine."

Tutti i display a LED sono costituiti da più livelli. Uno degli strati più importanti è lo strato emissivo, dove l'energia elettrica diventa luce colorata. I ricercatori hanno utilizzato un singolo strato di punti quantici per lo strato emissivo. Tipicamente, lo strato emissivo colloidale a punti quantici è una fonte di perdita di tensione poiché la conduttività del solido colloidale a punti quantici è scarsa. Utilizzando punti quantici monostrato come strato emissivo, i ricercatori teorizzano di poter ridurre la tensione al massimo per alimentare questi display.

Un'altra caratteristica dei punti quantici che li rende ideali per l'uso nei LED è che possono essere realizzati senza difetti che ne pregiudicherebbero l'efficienza. I punti quantici possono essere progettati senza impurità e difetti superficiali. "I LED a punti quantici (QLED) possono raggiungere un'efficienza di conversione della potenza interna prossima all'unità a densità di corrente adatte per applicazioni di visualizzazione e illuminazione. I LED tradizionali, basati su semiconduttori cresciuti in modo epitassiale, mostrano un notevole roll-off dell'efficienza nella stessa gamma di densità di corrente. Questa differenza deriva dalla natura priva di difetti dei punti quantici di alta qualità", ha affermato Lin.

Il costo relativamente basso della produzione di strati emissivi con punti quantici e la capacità di migliorare l'efficienza di estrazione della luce dei QLED utilizzando tecniche di ingegneria ottica, i ricercatori sospettano che i QLED possano essere un miglioramento efficiente rispetto ai LED tradizionali per illuminazione, display e altro. Ma c'è ancora più ricerca da fare e i QLED, come sono ora, hanno degli svantaggi che devono essere superati prima di poter essere ampiamente adottati.

"Il nostro lavoro dimostra che l'energia termica può essere estratta per aumentare l'efficienza di conversione della potenza elettrica-ottica", ha affermato Lin. "However, the device performance at present stage is far from ideal in the sense of relatively high operating voltage and low current densities. These weaknesses can be overcome by seeking better charge transport material and engineering the interface between charge transport and quantum dot layers. The ultimate goal—achieving electroluminescence cooling devices—should be possible based on QLEDs." + Esplora ulteriormente

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