Si llevas un tiempo siguiéndonos, probablemente NanoLED o QDEL ya te suene. Estamos hablando de una tecnología que quiere hacer algo bastante bestia: utilizar los propios Quantum Dots para generar la luz, en lugar de usarlos simplemente para transformar el color como ocurre actualmente en un televisor QLED o incluso en determinados sistemas QD-OLED. El problema es que llevar esto a una tele RGB completa tiene todavía unos cuantos huesos duros de roer.
Y uno de los más puñeteros es precisamente el píxel azul. Conseguir Quantum Dots rojos y verdes eficientes es una cosa, pero cuando entramos en el azul aparecen problemas de eficiencia, estabilidad y degradación que llevan años frenando esta tecnología. Ahora un grupo de investigadores de la Universidad de Henan acaba de presentar una solución bastante interesante.
El trabajo, publicado en la revista Nanoscale, ha conseguido fabricar QD-LED azules con una eficiencia cuántica externa máxima del 26,5%, situándose entre los valores más altos publicados para dispositivos azules que emiten entre 450 y 480 nanómetros. Y además hay otra mejora igual de importante: su vida operativa se ha duplicado respecto al dispositivo utilizado como referencia.
El píxel azul sigue siendo uno de los grandes problemas de NanoLED
Para entender qué han hecho, primero hay que ver dónde estaba el problema. En estos dispositivos los Quantum Dots no reciben luz azul desde detrás para transformarla, como ocurre en un LCD QLED. Aquí una corriente eléctrica llega directamente a los Quantum Dots y estos producen la luz. De ahí viene precisamente el término QDEL, Quantum Dot Electroluminescence.
Sobre el papel es una maravilla, porque hablamos de una tecnología autoemisiva RGB. Cada píxel podría generar su propia luz y color, algo que abre la puerta a negros perfectos, un gamut de color enorme y paneles muy delgados, sin necesitar una retroiluminación LCD detrás.
Pero el azul se lleva especialmente mal con todo esto. Los investigadores explican que parte de los electrones puede acabar escapándose desde los Quantum Dots hacia la capa de transporte de huecos, mientras que los defectos presentes en la superficie de los propios puntos cuánticos pueden atrapar portadores. Dicho de forma mucho más sencilla: parte de la energía que debería terminar convirtiéndose en luz se pierde por el camino.
Y eso tiene dos consecuencias bastante claras: baja la eficiencia del píxel y empeora su estabilidad. Precisamente dos cosas que necesitas controlar sí o sí antes de plantearte llenar una pantalla con millones de esos puntos.
El truco está en modificar la superficie del Quantum Dot con yoduro
Aquí es donde aparece la solución del nuevo trabajo. El equipo ha utilizado yoduro derivado de ZnI₂, o yoduro de zinc, como ligando funcional en la superficie de los Quantum Dots. Parece un cambio minúsculo, pero afecta directamente a cómo se comportan las cargas dentro del dispositivo.
Por una parte, los iones de yoduro ayudan a pasivar los defectos superficiales de los Quantum Dots. De esta forma se reduce la recombinación no radiativa, que básicamente es energía que se pierde sin producir el fotón que nosotros queremos ver en pantalla.
Pero además ocurre otra cosa. Las características del yoduro modifican los niveles energéticos de los Quantum Dots y aumentan la barrera que tienen que superar los electrones para escapar hacia la capa de transporte de huecos. Al mantener más electrones donde interesa, aumenta la probabilidad de que electrones y huecos se recombinen correctamente y generen luz.
Es precisamente la combinación de estos dos efectos —menos defectos superficiales y menos fuga de electrones— la que ha permitido dar el salto de rendimiento.
Un 26,5% de EQE y el doble de vida para acercar los QD-LED RGB
Los dispositivos azules obtenidos alcanzaron finalmente una EQE máxima del 26,5%. Ojo con este dato, porque EQE no significa que la pantalla sea un 26,5% más eficiente que otra. La eficiencia cuántica externa mide la relación entre las cargas eléctricas introducidas en el dispositivo y los fotones que consigue emitir hacia el exterior.
Según los investigadores, ese 26,5% está entre los valores más elevados publicados hasta ahora para QD-LED azules dentro del rango de 450 a 480 nm. Y el tratamiento tampoco se ha limitado a mejorar la eficiencia: la vida operativa del dispositivo tratado fue aproximadamente dos veces superior a la del dispositivo de control.
NanoLED todavía tiene camino por delante. De hecho, Nanosys situaba recientemente 2029 como una ventana realista para empezar a ver QDEL comercial, aunque sin concretar que sus primeras aplicaciones vayan a ser necesariamente televisores. Pero este nuevo trabajo ataca justo uno de los obstáculos que quedan por resolver: hacer que el difícil píxel azul sea a la vez más eficiente y más duradero.
