Perovskite lysemitterende diode (perovskite LED) er en ny generation af lysemitterende teknologi med stort potentiale inden for display, belysning, kommunikation og andre områder.Perovskite LED'er har lave produktionsomkostninger og betydelige tekniske fordele: de har karakteristika for lethed, tyndhed og fleksibilitet svarende til OLED'er, og har også lignende farverenhed og spektral afstemning som III-V halvleder LED'er.Efter kun et par års udvikling, effektiviteten af perovskiteLED'erer sammenlignelig med modne lysemitterende teknologier.
Perovskite LED-enhedsstruktur (øverst til venstre);
Kemisk formel for bipolær molekylær stabilisator SFB10 (nederst til venstre)
Forholdet mellem enhedens T50 levetid og udstråling (højre graf)
Men i lighed med perovskite-solceller er ustabiliteten af perovskit-LED'er den største udfordring for at realisere industrielle applikationer.På nuværende tidspunkt er levetiden for højtydende perovskite LED'er generelt i størrelsesordenen 10-100 timer.Levetiden, der kræves for at OLED-teknologien kan indgå i industrialiseringen, er mindst 10.000 timer.Der er betydelige udfordringer i denne retning, fordi perovskit-halvledere i sig selv kan være ustabile.Det er godt forLED display.Dens krystalstruktur har betydelige ioniske egenskaber, og ioner bevæger sig let under LED'ens påførte elektriske felt, hvilket får materialet til at nedbrydes.
For nylig har holdet af professor David Di og forskeren Zhao Baodan fra State Key Laboratory of Modern Optical Instruments, School of Optoelectronics, Zhejiang University og
International Research Center of Advanced Photonics, Haining International Campus, har gjort vigtige gennembrud i denne retning.Ved at bruge en bipolær molekylær stabilisator opnåede de ultra-lange driftslevetider i perovskit-LED'er, der opfylder behovene i praktiske applikationer.
"Disse perovskite LED'er blev drevet af en konstant strøm på 5 mA/c㎡ i 5 på hinanden følgende måneder (3600 timer) uden lysstyrkefald," sagde David Dee.LED opfattelse.TilP1,56LED display.Disse enheder er meget stabile, og nogle test, der stadig er i gang, ser ud til at være svære at gennemføre inden for et år eller mere.For at opnå livstidsdata inden for en rimelig eksperimentel periode, skal der udføres eksperimenter med LED-accelereret ældning."
Disse nær-infrarøde perovskite LED'er udviser ultra-lange driftslevetider.For eksempel, med en initial udstråling på 2,1 W sr-1 m-2 (strøm på 3,2 mA/c㎡), er den estimerede levetid for enhedens T50 (den tid, det tager for den indledende udstråling at falde til 50%) 32675 timer ( 3,7 år).Den optiske effekt fra denne udstråling kan sammenlignes med en kommerciel grøn OLED, der opererer ved en høj lysstyrke på 1000 cd/m2.Ved en lavere udstråling på 0,21 W sr-1 m-2 (1/10 af ovenstående lysstyrke) eller en strømstyrke på 0,7 mAc㎡ anslås T50's levetid at være 2,4 millioner timer (ca. 270 år).
"Vi mener, at det er nødvendigt at udføre en pålidelig levetidsanalyse af denne nye LED, for hvilken vi indsamlede 62 enhedens levetidsdatapunkter i eksperimenter med accelereret ældning, der dækker den bredest mulige strømtæthed på 10-200 mA/c㎡ rækkevidde."sagde Guo Bingbing.Elektroluminescens ekstern kvanteeffektivitet (EQE) og energikonverteringseffektivitet (ECE) for enheden nåede henholdsvis 22,8 % og 20,7 %, hvilket er de højeste effektiviteter af nær-infrarøde perovskite LED'er.
Forfatterne fandt ud af, at disse perovskit selvlysende materialer har meget stabile krystalstrukturer."Krystalstrukturen af materialet har ikke ændret sig efter mere end 322 dage," sagde Zhao Baodan.
Langtidsarbejdende og accelererede ældningseksperimenter af perovskit-LED'er (venstre billede);
Eksterne kvanteeffektivitetsdata for kontrol- og stabiliserede enheder (højre panel)
"Dette viser, at den bipolære molekylære stabilisator hjælper perovskitten til at bevare sin oprindelige krystalfase med fremragende optoelektroniske egenskaber. Krystalstrukturen af de behandlede kontrolperovskitprøver ændrede sig betydeligt og blev nedbrudt inden for to uger."
Ionmigrering i perovskitter er en af de vigtige faktorer, der fører til ustabilitet, og dette problem bliver mere alvorligt under påvirkning af påført spænding i LED'er ogMini LED display."Vores eksperimenter og beregninger viser, at bipolære molekyler skaber kemiske bindinger eller interaktioner med ioner ved perovskit-korngrænserne," sagde Guo Bingbing, "hvilket kan være årsagen til, at ionmigrering bliver vanskelig i vores perovskitter. "De elektriske og optiske eksperimenter, vi udførte. sammen med vores samarbejdspartnere har vist undertrykkelsen af ionbevægelsesfænomenet," tilføjede Zhao Baodan.
Enhedens levetidsresultater viser, at perovskitmaterialer ikke har nogen "genetiske defekter" med hensyn til stabilitet."Nye halvledere, såsom metalhalogenidperovskiter, anses i vid udstrækning for at være iboende ustabile, især ved relativt høje elektriske felter, såsom i LED-applikationer," sagde David Dee."Vores resultater viser, at opnåelse af stabile perovskite-enheder ikke er 'mission umulig'".
Den ultralange levetid for enheden forventes at øge tilliden til perovskite LED-området, da den har opfyldt det grundlæggende krav om stabilitet for kommercielle OLED'er.Disse nær-infrarøde LED'er kan bruges i applikationer såsom nær-infrarøde skærme, kommunikation og biologi.Selvom synligt lys perovskite-enheder med lignende lange levetider stadig skal udvikles, baner realiseringen af ultrastabile perovskite-LED'er vejen for perovskite-luminescensteknologi til at komme ind i industrielle applikationer.
搜索
复制
Observation af ionmigreringseffekt af perovskit under elektrisk felt ved mikrofluorescensbilleddannelseseksperiment
Indlægstid: 24. august 2022