El díode emissor de llum de perovskita (perovskita LED) és una nova generació de tecnologia d'emissió de llum amb un gran potencial en visualització, il·luminació, comunicació i altres camps.Els LED de perovskita tenen uns costos de producció baixos i avantatges tècnics importants: tenen característiques de lleugeresa, primesa i flexibilitat similars a les dels OLED, i també tenen una puresa de color i una sintonització espectral similars als LED semiconductors III-V.Després de només uns anys de desenvolupament, l'eficiència de la perovskitaLEDsés comparable a la de les tecnologies madures emissores de llum.
Estructura del dispositiu LED de perovskita (a dalt a l'esquerra);
Fórmula química de l'estabilitzador molecular bipolar SFB10 (a baix a l'esquerra)
Relació entre la vida útil del dispositiu T50 i la brillantor (gràfic de la dreta)
Tanmateix, de manera similar a les cèl·lules solars de perovskita, la inestabilitat dels LED de perovskita és el repte més gran per realitzar aplicacions industrials.Actualment, la vida útil dels LED de perovskita d'alt rendiment és generalment de l'ordre de 10-100 hores.La vida útil necessària perquè la tecnologia OLED entri en la industrialització és d'almenys 10.000 hores.Hi ha reptes importants en aquesta direcció perquè els semiconductors de perovskita poden ser intrínsecament inestables.És bo perPantalla LED.La seva estructura cristal·lina té propietats iòniques significatives i els ions es mouen fàcilment sota el camp elèctric aplicat del LED, fent que el material es degradi.
Recentment, l'equip del professor David Di i l'investigador Zhao Baodan del Laboratori Estatal Clau d'Instruments Òptics Moderns, l'Escola d'Optoelectrònica, la Universitat de Zhejiang i la
El Centre Internacional de Recerca de Fotònica Avançada, Haining International Campus, ha fet importants avenços en aquesta direcció.Utilitzant un estabilitzador molecular bipolar, van aconseguir una vida útil ultra llarga en LED de perovskita que satisfan les necessitats d'aplicacions pràctiques.
"Aquests LED de perovskita van ser impulsats per un corrent constant de 5 mA/c㎡ durant 5 mesos consecutius (3600 hores) sense caiguda de brillantor", va dir David Dee.Percepció LED.PerP1.56Pantalla LED.Aquests dispositius són molt estables i algunes proves que encara estan en curs semblen ser difícils de completar en un any o més.Per obtenir dades de tota la vida dins d'un període experimental raonable, cal dur a terme experiments d'envelliment accelerat amb LED".
Aquests LED de perovskita d'infrarojos propers presenten una vida útil molt llarga.Per exemple, amb una radiació inicial de 2,1 W sr-1 m-2 (corrent de 3,2 mA/c㎡), la vida útil estimada del dispositiu T50 (el temps que triga a que la radiació inicial disminueixi al 50%) és de 32675 hores ( 3,7 anys).La potència òptica proporcionada per aquesta radiació és comparable a un OLED verd comercial que funciona amb una brillantor elevada de 1000 cd/m2.Amb una radiació inferior de 0,21 W sr-1 m-2 (1/10 de la brillantor anterior) o un corrent de 0,7 mAc㎡, la vida útil del T50 s'estima en 2,4 milions d'hores (uns 270 anys).
"Creiem que és necessari realitzar una anàlisi de vida útil fiable d'aquest nou LED, per al qual vam recollir 62 punts de dades de la vida útil del dispositiu en experiments d'envelliment accelerat, que cobreixen la densitat de corrent més àmplia possible de 10-200 mA/c㎡".va dir Guo Bingbing.L'eficiència quàntica externa d'electroluminescència (EQE) i l'eficiència de conversió d'energia (ECE) del dispositiu van assolir el 22,8% i el 20,7%, respectivament, que són les eficiències més altes dels LED de perovskita d'infrarojos propers.
Els autors van trobar que aquests materials luminiscents de perovskita tenen estructures de cristall molt estables."L'estructura cristal·lina del material no ha canviat després de més de 322 dies", va dir Zhao Baodan.
Experiments de treball a llarg termini i envelliment accelerat de LED de perovskita (imatge esquerra);
Dades d'eficiència quàntica externa dels dispositius de control i estabilitzats (tauler dret)
"Això demostra que l'estabilitzador molecular bipolar ajuda la perovskita a mantenir la seva fase cristal·lina original amb excel·lents propietats optoelectròniques. L'estructura cristal·lina de les mostres de perovskita de control tractades va canviar significativament i es va degradar en dues setmanes".
La migració d'ions a les perovskites és un dels factors importants que condueixen a la inestabilitat, i aquest problema es torna més greu sota la influència de la tensió aplicada als LED iMini pantalla LED."Els nostres experiments i càlculs mostren que les molècules bipolars creen enllaços químics o interaccions amb ions als límits de gra de perovskita", va dir Guo Bingbing, "que pot ser la raó per la qual la migració d'ions es torna difícil a les nostres perovskites. "Els experiments elèctrics i òptics que vam dur a terme. amb els nostres col·laboradors hem demostrat la supressió del fenomen del moviment iònic", va afegir Zhao Baodan.
Els resultats de la vida útil del dispositiu mostren que els materials de perovskita no tenen "defectes genètics" en termes d'estabilitat."Els nous semiconductors, com les perovskites d'halogenur metàl·lic, són àmpliament considerats intrínsecament inestables, especialment en camps elèctrics relativament alts, com en aplicacions LED", va dir David Dee."Els nostres resultats mostren que aconseguir dispositius de perovskita estables no és una missió impossible".
S'espera que la vida útil ultra llarga del dispositiu augmenti la confiança en el camp LED de perovskita, ja que ha complert el requisit bàsic d'estabilitat per als OLED comercials.Aquests LED d'infrarojos propers es poden utilitzar en aplicacions com ara pantalles d'infrarojos propers, comunicacions i biologia.Tot i que encara queden per desenvolupar dispositius de perovskita de llum visible amb una llarga vida útil similar, la realització de LED de perovskita ultra estable obre el camí perquè la tecnologia de luminescència de perovskita entri en aplicacions industrials.
搜索
复制
Observació de l'efecte de migració d'ions de perovskita sota camp elèctric mitjançant un experiment d'imatge de microfluorescència
Hora de publicació: 24-agost-2022