Il 25 novembre, il team del professor Wei Zhanhua dell'Institute of Luminescent Materials and Information Display, e la School of Materials Science and Engineering, Huaqiao University, e il team del professor Edward H. Sargent, Dipartimento di ingegneria elettronica e informatica, Università di Toronto, ha pubblicato congiuntamente una pubblicazione online sulla principale rivista accademica internazionale Nature. Documento di ricerca Il controllo della distribuzione consente di utilizzare LED perovskite-a dimensioni ridotte efficienti. Questo lavoro ottiene un miglioramento significativo delle prestazioni e della durata dei dispositivi LED perovskite attraverso la passivazione dei difetti e la regolazione della dimensione del centro della luminescenza e dovrebbe essere applicato a nuovi campi di visualizzazione e illuminazione in futuro.
Nature is one of the most influential academic journals in the world, dedicated to reporting and commenting on the most important breakthroughs in global scientific research. It is worth mentioning that in 2018, Huaqiao University published the official journal of Nature as a correspondence unit for the first time. Three years later, Huaqiao University once again published a paper in Nature as a communication unit, marking that the school's scientific research level has been significantly improved and it has entered the fast lane of sound development.
Le perovskiti agli alogenuri metallici hanno eccellenti proprietà optoelettroniche, come un elevato coefficiente di estinzione molare, una lunga distanza di migrazione del vettore, un gap di banda di energia regolabile e un'elevata tolleranza ai difetti, e hanno ampie prospettive di applicazione nei campi delle celle solari e dei diodi{0}}emettitori di luce . Le perovskiti ad alogenuri metallici possono essere classificate in zero{1}}dimensionali, basse-dimensionali e tri-dimensionali in base alla differenza nella struttura cristallina microscopica. Tra questi, i materiali di perovskite a bassa{4}}dimensione hanno un effetto di confinamento quantistico, una grande energia di legame degli eccitoni, la ricombinazione non{5}}radiatrice non è facile e l'efficienza luminosa è elevata.
Tuttavia, al fine di sviluppare materiali di perovskite ad alogenuri metallici a bassa{0}}dimensione efficienti e stabili per dispositivi-che emettono luce, ci sono ancora due sfide principali: una è l'esistenza di stati di difetto, che porteranno alla formazione di centri di ricombinazione non-radiative, con conseguente migrazione ionica, ed è vantaggioso per l'efficienza luminosa e la stabilità del dispositivo; il secondo è la formazione di pozzi quantici misti multifase, che porteranno al trasferimento di energia dal pozzo quantistico a banda larga al pozzo quantico a banda stretta sotto eccitazione ottica ed elettrica, con conseguente dissipazione, che non favorisce la luminescenza del dispositivo. Efficienza, purezza del colore.
Figura 1. Diagramma schematico del processo di formazione del film di tre tipi di film perovskite che emettono luce-, in cui PEA rappresenta il sale di fenetilammonio, TPPO rappresenta l'ossido di trifenilfosfina e TFPPO rappresenta l'ossido di tris(4-fluorofenil)fosfina.
In order to improve the performance of low-dimensional perovskite LED devices, Edward H. Sargent's team from the University of Toronto and Wei Zhanhua's team from Huaqiao University jointly proposed a surface passivation-well width control strategy for low-dimensional metal halide perovskites. As shown in Figure 1, in the anti-solvent-induced crystallization process, PbBr64-, MA plus and Cs plus ions first form perovskite precursor flakes, and then PEA plus organic cations interact with the precursor flakes to form low-dimensional perovskite luminescence. film.
Nel gruppo di riferimento, la diffusione disordinata e rapida di PEA più cationi organici porta alla creazione di centri di difetto e strutture di pozzi quantistici di dimensioni disordinate. Nel gruppo sperimentale, i legami P=O nelle molecole TPPO e TFPPO possono interagire con i fiocchi di precursore della perovskite attraverso interazioni P=O:Pb2 plus, regolando efficacemente il processo di cristallizzazione e riducendo la generazione di centri di difetto. Inoltre, gli abbondanti gruppi F in TFPPO possono interagire con PEA più cationi organici, che svolgono il ruolo di rilascio lento di materie prime e ritardo della crescita dei cristalli, e infine formano una luce perovskite di alta-qualità{{4} }film che emette con dimensioni uniformi.
Figura 2(a) Struttura schematica,-immagine TEM in sezione trasversale e diagramma schematico della struttura del livello energetico dei dispositivi LED perovskite; (b) corrispondenti correnti-curve di tensione, luminosità-curve di tensione ed efficienze quantistiche esterne di tre dispositivi LED perovskite- curve di luminosità; (c) distribuzioni statistiche delle efficienze quantistiche esterne di tre dispositivi LED perovskite; (d) curve di tensione di corrente-di tre dispositivi perovskite a un-elettrone ea un{7}}foro; (e) Curve di durata operativa basate su TFPPO-di dispositivi LED perovskite.
Come mostrato nella Figura 2, questa pellicola ha una morfologia superficiale uniforme e densa, la lunghezza d'onda di emissione è di 517 nm, la metà della larghezza del picco di emissione- è di soli 20 nm e l'efficienza della fotoluminescenza è vicina al 100 percento. L'efficienza quantistica esterna del dispositivo a LED verde preparato raggiunge il 25,6% e la durata operativa raggiunge le 2 ore con una luminosità di 7.200 cd m-2, superando di gran lunga quella di dispositivi simili riportati finora.
Il professor Wei Zhanhua ha affermato che negli ultimi anni le prestazioni del dispositivo e la durata operativa dei LED di perovskite sono state notevolmente migliorate, ma c'è ancora molta strada da fare. In futuro, più scienziati dovranno collaborare per migliorare le prestazioni di output-a stato stazionario, la ripetibilità del dispositivo ad alta-efficienza e le prestazioni di output spettrale multicolori del dispositivo.
In questo articolo, il primo autore è il dottor Ma Dongxin, un borsista post-dottorato presso l'Università di Toronto. Ha condotto un{0}}anno di ricerca in visita presso l'Università di Huaqiao; Il dottor Lin Kebin dell'Università di Huaqiao è il secondo autore e ha anche dato importanti contributi a questo lavoro. Il Prof. Edward H. Sargent e il Prof. Wei Zhanhua sono gli autori corrispondenti. Il lavoro di ricerca è stato fortemente sostenuto dalla National Natural Science Foundation of China, dalla Natural Science Foundation della provincia del Fujian e dal Scientific Research Fund dell'Università di Huaqiao.
