Η δίοδος εκπομπής φωτός Perovskite (perovskite LED) είναι μια νέα γενιά τεχνολογίας εκπομπής φωτός με μεγάλες δυνατότητες στην οθόνη, το φωτισμό, την επικοινωνία και άλλους τομείς.Τα LED Perovskite έχουν χαμηλό κόστος παραγωγής και σημαντικά τεχνικά πλεονεκτήματα: έχουν τα χαρακτηριστικά ελαφρότητας, λεπτότητας και ευελιξίας παρόμοια με τα OLED, και επίσης έχουν παρόμοια καθαρότητα χρώματος και φασματική ρύθμιση με τα LED ημιαγωγών III-V.Μετά από λίγα μόνο χρόνια ανάπτυξης, η αποτελεσματικότητα του περοβσκίτηLEDείναι συγκρίσιμο με αυτό των ώριμων τεχνολογιών εκπομπής φωτός.
Δομή συσκευής LED Perovskite (πάνω αριστερά).
Χημικός τύπος διπολικού μοριακού σταθεροποιητή SFB10 (κάτω αριστερά)
Σχέση μεταξύ της διάρκειας ζωής της συσκευής T50 και της ακτινοβολίας (δεξιό γράφημα)
Ωστόσο, παρόμοια με τα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη, η αστάθεια των LED περοβσκίτη είναι η μεγαλύτερη πρόκληση για την υλοποίηση βιομηχανικών εφαρμογών.Προς το παρόν, η διάρκεια ζωής των LED υπεροβσκίτη υψηλής απόδοσης είναι γενικά της τάξης των 10-100 ωρών.Η διάρκεια ζωής που απαιτείται για την βιομηχανοποίηση της τεχνολογίας OLED είναι τουλάχιστον 10.000 ώρες.Υπάρχουν σημαντικές προκλήσεις προς αυτή την κατεύθυνση επειδή οι ημιαγωγοί περοβσκίτη μπορεί να είναι εγγενώς ασταθείς.Είναι καλό γιαΟθόνη LED.Η κρυσταλλική του δομή έχει σημαντικές ιοντικές ιδιότητες και τα ιόντα κινούνται εύκολα κάτω από το εφαρμοζόμενο ηλεκτρικό πεδίο του LED, προκαλώντας την υποβάθμιση του υλικού.
Πρόσφατα, η ομάδα του καθηγητή David Di και του ερευνητή Zhao Baodan από το State Key Laboratory of Modern Optical Instruments, School of Optoelectronics, Zhejiang University και το
Το International Research Center of Advanced Photonics, Haining International Campus, έχει κάνει σημαντικές ανακαλύψεις προς αυτή την κατεύθυνση.Χρησιμοποιώντας έναν διπολικό μοριακό σταθεροποιητή, πέτυχαν εξαιρετικά μεγάλες ζωές λειτουργίας σε LED περοβσκίτη που καλύπτουν τις ανάγκες πρακτικών εφαρμογών.
«Αυτές οι λυχνίες LED περοβσκίτη οδηγούνταν με σταθερό ρεύμα 5 mA/c㎡ για 5 διαδοχικούς μήνες (3600 ώρες) χωρίς πτώση φωτεινότητας», είπε ο David Dee.Αντίληψη LED.ΓιαP1.56Οθόνη LED.Αυτές οι συσκευές είναι πολύ σταθερές και ορισμένες δοκιμές που βρίσκονται ακόμη σε εξέλιξη φαίνεται ότι είναι δύσκολο να ολοκληρωθούν εντός ενός έτους ή περισσότερο.Προκειμένου να ληφθούν δεδομένα διάρκειας ζωής μέσα σε μια λογική πειραματική περίοδο, πρέπει να πραγματοποιηθούν πειράματα επιταχυνόμενης γήρανσης με LED».
Αυτά τα LED περοβσκίτη κοντά στο υπέρυθρο παρουσιάζουν εξαιρετικά μεγάλη διάρκεια ζωής.Για παράδειγμα, με αρχική ακτινοβολία 2,1 W sr-1 m-2 (ρεύμα 3,2 mA/c㎡), η εκτιμώμενη διάρκεια ζωής της συσκευής T50 (ο χρόνος που χρειάζεται για να μειωθεί η αρχική ακτινοβολία στο 50%) είναι 32675 ώρες ( 3,7 έτος).Η οπτική ισχύς που παρέχει αυτή η ακτινοβολία είναι συγκρίσιμη με μια εμπορική πράσινη OLED που λειτουργεί σε υψηλή φωτεινότητα 1000 cd/m2.Σε χαμηλότερη ακτινοβολία 0,21 W sr-1 m-2 (1/10 της παραπάνω φωτεινότητας) ή ρεύμα 0,7 mAc㎡, η διάρκεια ζωής του T50 εκτιμάται ότι είναι 2,4 εκατομμύρια ώρες (περίπου 270 χρόνια).
"Πιστεύουμε ότι είναι απαραίτητο να πραγματοποιήσουμε μια αξιόπιστη ανάλυση διάρκειας ζωής αυτού του νέου LED, για το οποίο συλλέξαμε 62 σημεία δεδομένων διάρκειας ζωής της συσκευής σε πειράματα ταχείας γήρανσης, καλύπτοντας την ευρύτερη δυνατή πυκνότητα ρεύματος 10-200 mA/c㎡".είπε ο Guo Bingbing.Η εξωτερική κβαντική απόδοση ηλεκτροφωταύγειας (EQE) και η απόδοση μετατροπής ενέργειας (ECE) της συσκευής έφθασαν στο 22,8% και 20,7%, αντίστοιχα, που είναι οι υψηλότερες αποδόσεις των LED περοβσκίτη εγγύς υπέρυθρου.
Οι συγγραφείς διαπίστωσαν ότι αυτά τα υλικά φωταύγειας περοβσκίτη έχουν πολύ σταθερές κρυσταλλικές δομές.«Η κρυσταλλική δομή του υλικού δεν έχει αλλάξει μετά από περισσότερες από 322 ημέρες», είπε ο Zhao Baodan.
Πειράματα μακροχρόνιας εργασίας και επιταχυνόμενης γήρανσης LED περοβσκίτη (αριστερή εικόνα).
Εξωτερικά δεδομένα κβαντικής απόδοσης συσκευών ελέγχου και σταθεροποίησης (δεξιός πίνακας)
"Αυτό δείχνει ότι ο διπολικός μοριακός σταθεροποιητής βοηθά τον περοβσκίτη να διατηρήσει την αρχική του κρυσταλλική φάση με εξαιρετικές οπτοηλεκτρονικές ιδιότητες. Η κρυσταλλική δομή των επεξεργασμένων δειγμάτων περοβσκίτη ελέγχου άλλαξε σημαντικά και υποβαθμίστηκε μέσα σε δύο εβδομάδες."
Η μετανάστευση ιόντων στους περοβσκίτες είναι ένας από τους σημαντικούς παράγοντες που οδηγούν σε αστάθεια και αυτό το πρόβλημα γίνεται πιο σοβαρό υπό την επίδραση της εφαρμοζόμενης τάσης στα LED καιΜίνι οθόνη LED."Τα πειράματα και οι υπολογισμοί μας δείχνουν ότι τα διπολικά μόρια δημιουργούν χημικούς δεσμούς ή αλληλεπιδράσεις με ιόντα στα όρια των κόκκων περοβσκίτη", είπε ο Guo Bingbing, "που μπορεί να είναι ο λόγος για τον οποίο η μετανάστευση ιόντων γίνεται δύσκολη στους περοβσκίτες μας. "Τα ηλεκτρικά και οπτικά πειράματα που πραγματοποιήσαμε έξω με τους συνεργάτες μας έχουν δείξει την καταστολή του φαινομένου της κίνησης των ιόντων», πρόσθεσε ο Zhao Baodan.
Τα αποτελέσματα ζωής της συσκευής δείχνουν ότι τα υλικά περοβσκίτη δεν έχουν «γενετικά ελαττώματα» όσον αφορά τη σταθερότητα.«Οι νέοι ημιαγωγοί, όπως οι περοβσκίτες αλογονιδίων μετάλλων, θεωρούνται ευρέως ότι είναι εγγενώς ασταθείς, ειδικά σε σχετικά υψηλά ηλεκτρικά πεδία, όπως σε εφαρμογές LED», δήλωσε ο David Dee.«Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η επίτευξη σταθερών συσκευών περοβσκίτη δεν είναι «αδύνατη αποστολή»».
Η εξαιρετικά μεγάλη διάρκεια ζωής της συσκευής αναμένεται να ενισχύσει την εμπιστοσύνη στο πεδίο LED περοβσκίτη, καθώς έχει εκπληρώσει τη βασική απαίτηση σταθερότητας για εμπορικές OLED.Αυτά τα εγγύς υπέρυθρα LED μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές όπως οθόνες εγγύς υπέρυθρες, επικοινωνίες και βιολογία.Παρόλο που απομένουν να αναπτυχθούν συσκευές περοβσκίτη ορατού φωτός με παρόμοια μεγάλη διάρκεια ζωής, η υλοποίηση υπερσταθερών LED περοβσκίτη ανοίγει το δρόμο για την τεχνολογία φωταύγειας περοβσκίτη να εισέλθει σε βιομηχανικές εφαρμογές.
搜索
复制
Παρατήρηση της επίδρασης μετανάστευσης ιόντων περοβσκίτη κάτω από ηλεκτρικό πεδίο με πείραμα απεικόνισης μικροφθορισμού
Ώρα δημοσίευσης: Αυγ-24-2022