Perovskitová dioda vyzařující světlo (perovskitová LED) je nová generace technologie vyzařující světlo s velkým potenciálem v oblasti zobrazování, osvětlení, komunikace a dalších oborů.Perovskitové LED diody mají nízké výrobní náklady a významné technické výhody: mají vlastnosti lehkosti, tenkosti a flexibility podobné OLED a také mají podobnou čistotu barev a spektrální laditelnost jako III-V polovodičové LED.Po pouhých několika letech vývoje je účinnost perovskituLED diodyje srovnatelný s vyspělými technologiemi vyzařujícími světlo.
Struktura zařízení Perovskite LED (vlevo nahoře);
Chemický vzorec bipolárního molekulárního stabilizátoru SFB10 (vlevo dole)
Vztah mezi životností zařízení T50 a zářivostí (pravý graf)
Avšak podobně jako u perovskitových solárních článků je nestabilita perovskitových LED největší výzvou pro realizaci průmyslových aplikací.V současné době je životnost vysoce výkonných perovskitových LED obecně řádově 10-100 hodin.Životnost potřebná pro vstup technologie OLED do industrializace je minimálně 10 000 hodin.V tomto směru existují značné problémy, protože perovskitové polovodiče mohou být vnitřně nestabilní.Je to dobré proLED displej.Jeho krystalová struktura má významné iontové vlastnosti a ionty se snadno pohybují pod aplikovaným elektrickým polem LED, což způsobuje degradaci materiálu.
Nedávno tým profesora Davida Di a výzkumníka Zhao Baodana ze Státní klíčové laboratoře moderních optických přístrojů, School of Optoelectronics, Zhejiang University a
Mezinárodní výzkumné centrum pokročilé fotoniky, Haining International Campus, učinilo v tomto směru důležité průlomy.Pomocí bipolárního molekulárního stabilizátoru dosáhli ultra dlouhé provozní životnosti perovskitových LED, které splňují potřeby praktických aplikací.
"Tyto perovskitové LED diody byly poháněny konstantním proudem 5 mA/c㎡ po dobu 5 po sobě jdoucích měsíců (3600 hodin) bez poklesu jasu," řekl David Dee.LED vnímání.ProP1.56LED displej.Tato zařízení jsou velmi stabilní a některé testy, které stále probíhají, se zdají být obtížné dokončit do jednoho roku nebo déle.Aby bylo možné získat údaje o životnosti v rozumném experimentálním období, je třeba provést experimenty s urychleným stárnutím LED.“
Tyto perovskitové LED diody v blízké infračervené oblasti vykazují mimořádně dlouhou provozní životnost.Například s počátečním zářením 2,1 W sr-1 m-2 (proud 3,2 mA/c㎡) je odhadovaná životnost zařízení T50 (doba potřebná k poklesu počátečního záření na 50 %) 32 675 hodin ( 3,7 roku).Optický výkon poskytovaný tímto zářením je srovnatelný s komerčním zeleným OLED pracujícím s vysokým jasem 1000 cd/m2.Při nižším záření 0,21 W sr-1 m-2 (1/10 výše uvedeného jasu) nebo proudu 0,7 mAc㎡ se životnost T50 odhaduje na 2,4 milionu hodin (asi 270 let).
"Věříme, že je nutné provést spolehlivou analýzu životnosti této nové LED, pro kterou jsme shromáždili 62 datových bodů životnosti zařízení v experimentech zrychleného stárnutí, pokrývající nejširší možnou proudovou hustotu 10-200 mA/c㎡."řekl Guo Bingbing.Elektroluminiscenční externí kvantová účinnost (EQE) a účinnost přeměny energie (ECE) zařízení dosáhly 22,8 % a 20,7 %, což jsou nejvyšší účinnosti perovskitových LED v blízké infračervené oblasti.
Autoři zjistili, že tyto perovskitové luminiscenční materiály mají velmi stabilní krystalové struktury."Krystalová struktura materiálu se po více než 322 dnech nezměnila," řekl Zhao Baodan.
Dlouhodobé experimenty s urychleným stárnutím perovskitových LED (obrázek vlevo);
Externí údaje o kvantové účinnosti řídicích a stabilizovaných zařízení (pravý panel)
"To ukazuje, že bipolární molekulární stabilizátor pomáhá perovskitu zachovat jeho původní krystalovou fázi s vynikajícími optoelektronickými vlastnostmi. Krystalová struktura ošetřených kontrolních vzorků perovskitu se významně změnila a degradovala během dvou týdnů."
Migrace iontů v perovskitech je jedním z důležitých faktorů vedoucích k nestabilitě a tento problém se stává závažnějším pod vlivem aplikovaného napětí v LED aMini LED displej."Naše experimenty a výpočty ukazují, že bipolární molekuly vytvářejí chemické vazby nebo interakce s ionty na hranicích perovskitových zrn," řekl Guo Bingbing, "což může být důvod, proč se migrace iontů v našich perovskitech stává obtížnou. "Elektrické a optické experimenty, které jsme provedli s našimi spolupracovníky prokázali potlačení fenoménu pohybu iontů,“ dodal Zhao Baodan.
Výsledky životnosti zařízení ukazují, že perovskitové materiály nemají žádné "genetické defekty" z hlediska stability."Nové polovodiče, jako jsou halogenidové perovskity, jsou široce považovány za vnitřně nestabilní, zejména při relativně vysokých elektrických polích, jako jsou aplikace LED," řekl David Dee.„Naše výsledky ukazují, že dosažení stabilních perovskitových zařízení není ‚nemožná mise‘“.
Očekává se, že ultra dlouhá životnost zařízení zvýší důvěru v pole perovskitových LED, protože splnilo základní požadavek stability pro komerční OLED.Tyto blízké infračervené LED lze použít v aplikacích, jako jsou blízké infračervené displeje, komunikace a biologie.Přestože perovskitová zařízení ve viditelném světle s podobně dlouhou životností zbývá vyvinout, realizace ultrastabilních perovskitových LED dláždí cestu pro technologii perovskitové luminiscence, aby vstoupila do průmyslových aplikací.
搜索
复制
Pozorování efektu migrace iontů perovskitu pod elektrickým polem pomocí mikrofluorescenčního zobrazovacího experimentu
Čas odeslání: 24. srpna 2022