p Ao aninhar pontos quânticos em uma estrutura de caixa de ovo isolante, pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard (SEAS) demonstraram uma nova arquitetura robusta para dispositivos emissores de luz de pontos quânticos (QD-LEDs). p Os pontos quânticos são cristais muito pequenos que brilham com brilho, cores ricas quando estimuladas por uma corrente elétrica. Espera-se que os QD-LEDs encontrem aplicações em telas de televisão e computador, fontes de luz gerais, e lasers.

p Trabalhos anteriores na área foram complicados por moléculas orgânicas chamadas ligantes que pendem da superfície dos pontos quânticos. Os ligantes desempenham um papel essencial na formação de pontos quânticos, mas eles podem causar problemas funcionais mais tarde.

p Graças a uma mudança criativa na técnica desenvolvida pela equipe de Harvard, os ligantes antes problemáticos agora podem ser usados ​​para construir uma estrutura QD-LED mais versátil. O novo design de camada única, descrito na revista Advanced Materials, pode suportar o uso de tratamentos químicos para otimizar o desempenho do dispositivo para diversas aplicações.

p "Com pontos quânticos, o ambiente químico ideal para o crescimento geralmente não é o ambiente ideal para a função, "diz o co-investigador principal Venkatesh Narayanamurti, Benjamin Peirce Professor de Tecnologia e Políticas Públicas da SEAS.

p Os pontos quânticos, cada um com apenas 6 nanômetros de diâmetro, são cultivados em uma solução que brilha de forma impressionante sob uma luz negra.

p A solução de pontos quânticos pode ser depositada na superfície dos eletrodos usando uma variedade de técnicas, mas de acordo com o autor principal Edward Likovich (A.B. '06, S.M. '08, Ph.D. '11), que conduziu a pesquisa como candidato a doutorado em física aplicada no SEAS, "É aí que fica complicado."

p "O núcleo dos pontos é uma rede perfeita de material semicondutor, mas por fora é muito mais confuso, "ele diz." Os pontos são revestidos com ligantes, longas cadeias orgânicas que são necessárias para a síntese precisa dos pontos em solução. Mas uma vez que você deposita os pontos quânticos na superfície do eletrodo, esses mesmos ligantes tornam muitas das etapas típicas de processamento de dispositivos muito difíceis. "

p Os ligantes podem interferir na condução da corrente, e tentativas de modificá-los podem fazer com que os pontos quânticos se fundam, destruindo as propriedades que os tornam úteis. As moléculas orgânicas também podem se degradar com o tempo quando expostas aos raios ultravioleta.

p Os pesquisadores gostariam de poder usar esses ligantes para produzir os pontos quânticos em solução, enquanto minimiza o impacto negativo dos ligantes na condução da corrente.

p "As tecnologias QD que foram desenvolvidas até agora são grandes, Grosso, dispositivos multicamadas, "diz o co-autor Rafael Jaramillo, um Ziff Environmental Fellow no Harvard University Center for the Environment. Jaramillo trabalha no laboratório de Shriram Ramanathan, Professor Associado de Ciência dos Materiais na SEAS.

p "Até agora, essas múltiplas camadas têm sido essenciais para a produção de luz suficiente, mas eles não permitem muito controle sobre a condução da corrente ou flexibilidade em termos de tratamentos químicos. Uma fina, filme monocamada de pontos quânticos é de grande interesse neste campo, porque permite muitos novos aplicativos. "

p O novo QD-LED se assemelha a um sanduíche, com uma única camada ativa de pontos quânticos aninhados no isolamento e presos entre dois eletrodos de cerâmica. Para criar luz, a corrente deve ser canalizada através dos pontos quânticos, mas os pontos também devem ser mantidos separados um do outro para funcionar.

p Em um projeto inicial, o caminho de menor resistência era entre os pontos quânticos, então a corrente elétrica ultrapassou os pontos e não produziu luz.

p Abandonando a técnica de evaporação tradicional que vinham usando para aplicar isolamento ao dispositivo, em vez disso, os pesquisadores usaram deposição de camada atômica (ALD) - uma técnica que envolve jatos de água. ALD aproveita os ligantes resistentes à água nos pontos quânticos, então, quando o isolamento de óxido de alumínio é aplicado à superfície, ele preenche seletivamente as lacunas entre os pontos, produzindo uma superfície plana na parte superior.

p A nova estrutura permite um controle mais eficaz do fluxo de corrente elétrica.

p "Explorar esses ligantes hidrofóbicos nos permitiu isolar os interstícios entre os pontos quânticos, essencialmente criando uma estrutura que atua como uma caixa de ovos para os pontos quânticos, "diz o co-autor Kasey Russell (A.B. '02, Ph.D. '09), um pós-doutorado no SEAS. "O benefício é que podemos canalizar a corrente diretamente através dos pontos quânticos, apesar de termos apenas uma única camada deles, e porque temos essa única camada, podemos aplicar novos tratamentos químicos a ele, avançando. "

p Por meio do Escritório de Desenvolvimento de Tecnologia de Harvard, Likovich e seus colegas solicitaram uma patente provisória do dispositivo. Além das aplicações possíveis em monitores de computador e TV, luzes, e lasers, a tecnologia poderia um dia ser usada em transistores de efeito de campo ou células solares.