Светодиодът Perovskite (perovskite LED) е ново поколение технология за излъчване на светлина с голям потенциал в дисплеите, осветлението, комуникацията и други области.Перовскитните светодиоди имат ниски производствени разходи и значителни технически предимства: те имат характеристиките на лекота, тънкост и гъвкавост, подобни на OLED, и също така имат подобна чистота на цвета и спектрална настройка на III-V полупроводникови светодиоди.Само след няколко години разработка ефективността на перовскитасветодиодие сравнима с тази на зрелите технологии за излъчване на светлина.
Структура на Perovskite LED устройство (горе вляво);
Химическа формула на биполярен молекулен стабилизатор SFB10 (долу вляво)
Връзка между живота на устройството T50 и излъчването (дясна графика)
Въпреки това, подобно на перовскитните слънчеви клетки, нестабилността на перовскитните светодиоди е най-голямото предизвикателство за реализиране на индустриални приложения.Понастоящем животът на високопроизводителните перовскитни светодиоди обикновено е от порядъка на 10-100 часа.Продължителността на живота, необходима на OLED технологията, за да навлезе в индустриализация, е най-малко 10 000 часа.Има значителни предизвикателства в тази посока, тъй като перовскитните полупроводници могат да бъдат вътрешно нестабилни.Добър е заLED дисплей.Неговата кристална структура има значителни йонни свойства и йоните се движат лесно под приложеното електрическо поле на светодиода, което води до разграждане на материала.
Наскоро екипът на професор Дейвид Ди и изследователя Джао Баодан от Държавната ключова лаборатория за съвременни оптични инструменти, Училището по оптоелектроника, университета Zhejiang и
Международен изследователски център за напреднала фотоника, Haining International Campus, направи важни пробиви в тази посока.Използвайки биполярен молекулен стабилизатор, те постигнаха ултра-дълъг живот на перовскитните светодиоди, които отговарят на нуждите на практическите приложения.
„Тези перовскитни светодиоди бяха задвижвани от постоянен ток от 5 mA/c㎡ в продължение на 5 последователни месеца (3600 часа) без спад на яркостта“, каза Дейвид Дий.LED възприятие.ЗаP1.56LED дисплей.Тези устройства са много стабилни и някои тестове, които все още се извършват, изглеждат трудни за изпълнение в рамките на година или повече.За да се получат данни за продължителността на живота в рамките на разумен експериментален период, трябва да се проведат експерименти със светодиодно ускорено стареене.
Тези почти инфрачервени перовскитни светодиоди показват ултра-дълъг експлоатационен живот.Например, с първоначално излъчване от 2,1 W sr-1 m-2 (ток от 3,2 mA/c㎡), изчисленият живот на устройството T50 (времето, необходимо на първоначалното излъчване да намалее до 50%) е 32675 часа ( 3,7 години).Оптичната мощност, осигурена от това излъчване, е сравнима с търговски зелен OLED, работещ при висока яркост от 1000 cd/m2.При по-ниско излъчване от 0,21 W sr-1 m-2 (1/10 от горната яркост) или ток от 0,7 mAc㎡, животът на T50 се оценява на 2,4 милиона часа (около 270 години).
„Ние вярваме, че е необходимо да извършим надежден анализ на живота на този нов светодиод, за който събрахме 62 точки от данни за живота на устройството в експерименти с ускорено стареене, покривайки възможно най-широката плътност на тока от 10-200 mA/c㎡ диапазон.“Гуо Бинбинг каза.Външната квантова ефективност на електролуминесценцията (EQE) и ефективността на преобразуване на енергия (ECE) на устройството достигнаха съответно 22,8% и 20,7%, което е най-високата ефективност на почти инфрачервените перовскитни светодиоди.
Авторите установиха, че тези перовскитни луминесцентни материали имат много стабилни кристални структури."Кристалната структура на материала не се е променила след повече от 322 дни", каза Джао Баодан.
Експерименти с продължителна работа и ускорено стареене на перовскитни светодиоди (ляво изображение);
Данни за външна квантова ефективност на контролни и стабилизирани устройства (десен панел)
"Това показва, че биполярният молекулярен стабилизатор помага на перовскита да поддържа оригиналната си кристална фаза с отлични оптоелектронни свойства. Кристалната структура на третираните контролни перовскитни проби се промени значително и се разгради в рамките на две седмици."
Йонната миграция в перовскитите е един от важните фактори, водещи до нестабилност, и този проблем става по-сериозен под въздействието на приложеното напрежение в светодиодите иМини LED дисплей."Нашите експерименти и изчисления показват, че биполярните молекули създават химични връзки или взаимодействия с йони в границите на перовскитните зърна", каза Гуо Бингбинг, "което може да е причината, поради която миграцията на йони става трудна в нашите перовскити." Електрическите и оптични експерименти, които проведохме с нашите сътрудници показаха потискането на феномена на движение на йони", добави Джао Баодан.
Резултатите от живота на устройството показват, че перовскитните материали нямат "генетични дефекти" по отношение на стабилността.„Новите полупроводници, като метални халогениди перовскити, се смятат широко за присъщо нестабилни, особено при относително високи електрически полета, като например в LED приложения“, каза Дейвид Дий.„Нашите резултати показват, че постигането на стабилни перовскитни устройства не е „мисия невъзможна“.
Очаква се свръхдългият живот на устройството да повиши доверието в перовскитното LED поле, тъй като е изпълнило основното изискване за стабилност за комерсиални OLED.Тези близки инфрачервени светодиоди могат да се използват в приложения като дисплеи с близка инфрачервена светлина, комуникации и биология.Въпреки че остава да се разработят перовскитни устройства с видима светлина с подобен дълъг живот, реализацията на ултрастабилни перовскитни светодиоди проправя пътя за перовскитна луминесцентна технология за навлизане в индустриални приложения.
搜索
复制
Наблюдение на ефекта на миграция на йони на перовскит под електрическо поле чрез експеримент с микрофлуоресцентно изобразяване
Време на публикуване: 24 август 2022 г