Las luces LED se han convertido en soluciones de iluminación omnipresentes para hogares y negocios, pero cuando se trata de pantallas grandes de alta resolución, las luces LED tradicionales tienen desventajas documentadas. Las pantallas LED usan un alto voltaje y un factor llamado eficiencia de conversión de energía interna es bajo, lo que significa que los costos de energía para hacer funcionar las pantallas son altos, las pantallas no duran tanto y pueden calentarse demasiado.

En un artículo publicado en Nano Research , los investigadores describen cómo un avance tecnológico llamado puntos cuánticos podría ser la solución a algunos de estos desafíos. Los puntos cuánticos son pequeños cristales hechos por el hombre que actúan como semiconductores. Debido a su tamaño, tienen propiedades únicas que pueden hacerlos útiles en la tecnología de visualización.

"Los LED tradicionales han tenido éxito en campos como la visualización, la iluminación y las comunicaciones ópticas. Sin embargo, la técnica utilizada para adquirir dispositivos y materiales semiconductores de alta calidad consume mucha energía y costos", dijo el profesor asistente Xing Lin de la Facultad de Ciencias de la Información e Ingeniería Electrónica en la Universidad de Zhejiang. "El punto cuántico coloidal proporciona una forma rentable de construir LED de alto rendimiento utilizando técnicas económicas de procesamiento de soluciones y materiales de grado químico. Además, como material inorgánico, el punto cuántico coloidal supera a los semiconductores orgánicos emisivos en la estabilidad de funcionamiento a largo plazo".

Todas las pantallas LED se componen de varias capas. Una de las capas más importantes es la capa emisiva, donde la energía eléctrica se convierte en luz de colores. Los investigadores utilizaron una sola capa de puntos cuánticos para la capa emisiva. Típicamente, la capa emisiva de puntos cuánticos coloidales es una fuente de pérdida de voltaje ya que la conductividad del sólido de puntos cuánticos coloidales es pobre. Mediante el uso de puntos cuánticos de una sola capa como capa emisiva, los investigadores teorizan que pueden reducir el voltaje al máximo para alimentar estas pantallas.

Otra característica de los puntos cuánticos que los hace ideales para su uso en LED es que pueden fabricarse sin ningún defecto que afecte su eficiencia. Los puntos cuánticos se pueden diseñar sin impurezas ni defectos superficiales. "Los LED de punto cuántico (QLED) pueden lograr una eficiencia de conversión de energía interna cercana a la unidad en densidades de corriente adecuadas para aplicaciones de visualización e iluminación. Los LED tradicionales, basados ​​en semiconductores de crecimiento epitaxial, exhiben una disminución significativa de la eficiencia en el mismo rango de densidad de corriente. Esta diferencia se origina en la naturaleza libre de defectos de los puntos cuánticos de alta calidad", dijo Lin.

El costo comparativamente bajo de producir capas emisivas con puntos cuánticos y la capacidad de mejorar la eficiencia de extracción de luz de los QLED utilizando técnicas de ingeniería óptica, los investigadores sospechan que los QLED pueden ser una mejora eficiente sobre los LED tradicionales para iluminación, pantallas y más. Pero aún queda más investigación por hacer y los QLED, tal como son ahora, tienen desventajas que deben superarse antes de que puedan adoptarse ampliamente.

"Nuestro trabajo demuestra que la energía térmica se puede extraer para aumentar la eficiencia de conversión de energía eléctrica a óptica", dijo 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." + Explora más

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