Nature Photonics: Поставлен рекорд эффективности первоскитовых светодиодов

Используя простой метод solvent sieve, исследователи из Института технологии и инженерии материалов Нинбо, NIMTE, Китайской академии наук, CAS, возглавили разработку высокоэффективных и стабильных перовскитовых светодиодов, PeLED, с рекордными характеристиками.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Photonics.

Перовскиты являются одним из наиболее перспективных оптоэлектронных материалов благодаря своим превосходным оптоэлектронным характеристикам и низкой стоимости приготовления. По сравнению с традиционными органическими светоизлучающими диодами (OLED), PeLED обладают более узким спектром излучения и превосходной чистотой цвета, что открывает широкие возможности для применения в дисплеях и освещении.

Однако, несмотря на значительный прогресс в эффективности, низкая стабильность работы долгое время ограничивала практическое применение PeLEDs. В частности, ограниченное понимание причин нестабильности перовскита сильно тормозило разработку и коммерциализацию PeLEDs.

Основываясь на глубоком анализе тонких наноструктур перовскитов, исследователи определили дефектную низкую n-фазу перовскитов как ключевой источник перовскитной нестабильности. Низкое качество низкой n-фазы, содержащей всего один или два слоя ионов свинца, возникло в результате быстрого и неконтролируемого процесса кристаллизации.

Вдохновившись процессом отделения песка разного размера с помощью решета, исследователи предложили метод решета с растворителем для отсеивания этих нежелательных низких n-фаз.

По словам исследователей, сито растворителя представляет собой комбинацию полярного и неполярного растворителей. Полярный растворитель действует как сетка, которая взаимодействует с перовскитами, а неполярный растворитель действует как подложка, которая не влияет на перовскиты. Исследователи регулировали соотношение полярных растворителей, чтобы эффективно удалить дефектные низкие n-фазы.

Срок службы светодиодов PeLED на основе просеянных перовскитов составил более 5,7 лет в нормальных условиях (яркость 100 кд/ м²), что более чем в 30 раз превышает срок службы необработанных устройств. Этот рекордный срок службы также является самым высоким значением, зарегистрированным на сегодняшний день для зеленых светодиодов PeLED, достигая фундаментального порога для коммерческого применения.

Кроме того, эти светодиоды PeLED достигли рекордно высокой внешней квантовой эффективности (EQE) — 29,5%, что значительно повышает эффективность преобразования электроэнергии в свет.

При воздействии окружающего воздуха (влажность 50±10%) устройство может сохранять 75% квантового выхода фотолюминесценции пленки и 80% EQE в течение более чем 100 дней, демонстрируя тем самым отличную стабильность.

05.02.2024