الصمام الثنائي البيروفسكايت الباعث للضوء (perovskite LED) هو جيل جديد من التكنولوجيا الباعثة للضوء مع إمكانات كبيرة في العرض والإضاءة والاتصالات وغيرها من المجالات.تتميز مصابيح LED من Perovskite بتكاليف إنتاج منخفضة ومزايا تقنية كبيرة: فهي تتميز بخصائص الخفة والنحافة والمرونة المشابهة لمصابيح OLED ، ولديها أيضًا نقاء ألوان مماثل وقابلية ضبط طيفية لمصابيح LED أشباه الموصلات III-V.بعد بضع سنوات فقط من التطوير ، أصبحت كفاءة البيروفسكايتالمصابيحمشابه لتقنيات انبعاث الضوء الناضجة.
هيكل جهاز Perovskite LED (أعلى اليسار) ؛
الصيغة الكيميائية للمثبت الجزيئي ثنائي القطب SFB10 (أسفل اليسار)
العلاقة بين عمر الجهاز T50 والإشراق (الرسم البياني الأيمن)
ومع ذلك ، على غرار خلايا البيروفسكايت الشمسية ، فإن عدم استقرار مصابيح البيروفسكايت هو التحدي الأكبر لتحقيق التطبيقات الصناعية.في الوقت الحالي ، يبلغ العمر الافتراضي لمصابيح البيروفسكايت عالية الأداء بشكل عام 10-100 ساعة.العمر الافتراضي المطلوب لتكنولوجيا OLED للدخول في التصنيع هو 10000 ساعة على الأقل.هناك تحديات كبيرة في هذا الاتجاه لأن أشباه الموصلات البيروفسكايت يمكن أن تكون في جوهرها غير مستقرة.إنه جيد لعرض الصمام.يتميز هيكله البلوري بخصائص أيونية كبيرة ، وتتحرك الأيونات بسهولة تحت المجال الكهربائي المطبق في LED ، مما يتسبب في تدهور المادة.
في الآونة الأخيرة ، فريق البروفيسور ديفيد دي والباحث تشاو باودان من مختبر مفتاح الدولة للأدوات البصرية الحديثة ، مدرسة الإلكترونيات الضوئية ، جامعة تشجيانغ و
حقق مركز الأبحاث الدولي للضوئيات المتقدمة ، حرم هاينينغ الدولي ، اختراقات مهمة في هذا الاتجاه.باستخدام مثبت جزيئي ثنائي القطب ، حققوا عمرًا تشغيليًا طويلاً للغاية في مصابيح LED من البيروفسكايت التي تلبي احتياجات التطبيقات العملية.
قال David Dee: "كانت مصابيح LED من البيروفسكايت مدفوعة بتيار ثابت قدره 5 مللي أمبير / متر مكعب لمدة 5 أشهر متتالية (3600 ساعة) مع عدم وجود انخفاض في السطوع".تصور الصمام.لP1.56عرض الصمام.هذه الأجهزة مستقرة للغاية ، ويبدو أن بعض الاختبارات التي لا تزال جارية يصعب إكمالها في غضون عام أو أكثر.من أجل الحصول على بيانات مدى الحياة في غضون فترة تجريبية معقولة ، يجب إجراء تجارب تقادم تسريع LED. "
تعرض مصابيح البيروفسكايت التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء القريبة عمرًا تشغيليًا طويلاً للغاية.على سبيل المثال ، مع إشعاع أولي يبلغ 2.1 واط sr-1 m-2 (تيار 3.2 مللي أمبير / متر مكعب) ، يبلغ العمر التقديري للجهاز T50 (الوقت الذي يستغرقه الإشعاع الأولي لتقليله إلى 50٪) 32675 ساعة ( 3.7 سنة).الطاقة الضوئية التي يوفرها هذا الإشعاع قابلة للمقارنة مع OLED أخضر تجاري يعمل بدرجة سطوع عالية تبلغ 1000 cd / m2.عند إشعاع منخفض يبلغ 0.21 وات sr-1 م 2 (1/10 من السطوع أعلاه) أو تيار 0.7 مللي أمبير ، يُقدر عمر T50 بـ 2.4 مليون ساعة (حوالي 270 عامًا).
"نعتقد أنه من الضروري إجراء تحليل موثوق به مدى الحياة لمصباح LED الجديد هذا ، والذي جمعنا من أجله 62 نقطة بيانات عمر الجهاز في تجارب تقادم متسارعة ، تغطي أكبر كثافة تيار ممكنة تتراوح بين 10-200 مللي أمبير / ج."قال قوه بينغبينغ.بلغت الكفاءة الكمومية الخارجية للتلألؤ الكهربائي (EQE) وكفاءة تحويل الطاقة (ECE) للجهاز 22.8٪ و 20.7٪ على التوالي ، وهي أعلى كفاءة لمصابيح البيروفسكايت القريبة من الأشعة تحت الحمراء.
وجد المؤلفون أن هذه المواد المضيئة من البيروفسكايت لها هياكل بلورية مستقرة جدًا.قال تشاو باودان: "لم يتغير التركيب البلوري للمادة بعد أكثر من 322 يومًا".
العمل لفترة طويلة وتجارب الشيخوخة المتسارعة لمصابيح البيروفسكايت (الصورة اليسرى) ؛
بيانات كفاءة الكم الخارجية للتحكم والأجهزة المستقرة (اللوحة اليمنى)
"هذا يدل على أن المثبت الجزيئي ثنائي القطب يساعد البيروفسكايت في الحفاظ على طور البلور الأصلي بخصائص إلكترونية ضوئية ممتازة. وقد تغير التركيب البلوري لعينات البيروفسكايت المُعالجة بشكل كبير وتدهور في غضون أسبوعين."
تعد هجرة الأيونات في البيروفسكايت أحد العوامل المهمة التي تؤدي إلى عدم الاستقرار ، وتصبح هذه المشكلة أكثر خطورة تحت تأثير الجهد المطبق في مصابيح LED وشاشة LED صغيرة.قال Guo Bingbing: "تُظهر تجاربنا وحساباتنا أن الجزيئات ثنائية القطب تخلق روابط كيميائية أو تفاعلات مع الأيونات عند حدود حبيبات البيروفسكايت ، وقد يكون السبب وراء صعوبة هجرة الأيونات في البيروفسكايت". التجارب الكهربائية والبصرية التي أجريناها لقد أظهر المتعاونون معنا قمع ظاهرة حركة الأيونات "، أضاف تشاو باودان.
تظهر نتائج عمر الجهاز أن مواد البيروفسكايت لا تحتوي على "عيوب جينية" من حيث الثبات.قال David Dee: "تعتبر أشباه الموصلات الجديدة ، مثل معدن هاليد بيروفسكايت ، على نطاق واسع غير مستقرة في جوهرها ، خاصة في المجالات الكهربائية العالية نسبيًا ، مثل تطبيقات LED"."تظهر نتائجنا أن تحقيق أجهزة بيروفسكايت مستقرة ليست مهمة مستحيلة".
من المتوقع أن يعزز العمر الطويل للجهاز الثقة في مجال بيروفسكايت LED ، حيث أنه يفي بالمتطلبات الأساسية للاستقرار لشاشات OLED التجارية.يمكن استخدام مصابيح LED القريبة من الأشعة تحت الحمراء في تطبيقات مثل شاشات الأشعة تحت الحمراء القريبة والاتصالات وعلم الأحياء.على الرغم من أن أجهزة البيروفسكايت ذات الضوء المرئي ذات الأعمار الطويلة المماثلة لا تزال بحاجة إلى التطوير ، فإن تحقيق مصابيح البيروفسكايت فائقة الثبات يمهد الطريق لتكنولوجيا اللمعان البيروفسكايت لدخول التطبيقات الصناعية.
搜索
复制
مراقبة تأثير هجرة الأيونات للبيروفسكايت تحت المجال الكهربائي عن طريق تجربة التصوير بالفلورة الدقيقة
الوقت ما بعد: 24 أغسطس - 2022