Perovskite-valoa emittoiva diodi (perovskite LED) on uuden sukupolven valoa emittoiva tekniikka, jolla on suuri potentiaali näyttö-, valaistus-, viestintä- ja muilla aloilla.Perovskite-LED:illä on alhaiset tuotantokustannukset ja merkittävät tekniset edut: niiden keveys, ohuus ja joustavuus ovat samankaltaisia kuin OLED-valot, ja niillä on myös samanlainen värin puhtaus ja spektrivirittävyys kuin III-V-puolijohde-LED:illä.Vain muutaman vuoden kehitystyön jälkeen perovskiitin tehokkuusLEDiton verrattavissa kypsiin valoa emittoiviin teknologioihin.
Perovskite LED -laitteen rakenne (ylhäällä vasemmalla);
Bipolaarisen molekyylistabilisaattorin SFB10 kemiallinen kaava (vasemmalla alhaalla)
Laitteen T50 käyttöiän ja säteilyn välinen suhde (oikea kaavio)
Perovskite-aurinkokennojen tapaan perovskite-LED-valojen epävakaus on kuitenkin suurin haaste teollisten sovellusten toteuttamiselle.Tällä hetkellä korkean suorituskyvyn perovskiitti-LEDien käyttöikä on yleensä luokkaa 10-100 tuntia.OLED-teknologian teollistumiseen vaadittava elinikä on vähintään 10 000 tuntia.Tähän suuntaan liittyy merkittäviä haasteita, koska perovskiittiset puolijohteet voivat olla luonnostaan epävakaita.Se on hyväLED-näyttö.Sen kiderakenteessa on merkittäviä ionisia ominaisuuksia, ja ionit liikkuvat helposti LEDin sähkökentän alla aiheuttaen materiaalin hajoamisen.
Äskettäin professori David Di ja tutkija Zhao Baodan State Key Laboratory of Modern Optical Instruments -laboratoriosta, Optoelektroniikan koulusta, Zhejiangin yliopistosta ja
International Research Center of Advanced Photonics, Haining International Campus, on tehnyt merkittäviä läpimurtoja tähän suuntaan.Bipolaarisen molekyylistabilisaattorin avulla he saavuttivat erittäin pitkän käyttöiän perovskite-LED:issä, jotka vastaavat käytännön sovellusten tarpeita.
"Näitä perovskite-LEDejä ohjattiin vakiovirralla 5 mA/c㎡ 5 peräkkäisen kuukauden ajan (3600 tuntia) ilman kirkkaushäviötä", sanoi David Dee.LED havainto.vartenP1.56LED-näyttö.Nämä laitteet ovat erittäin vakaita, ja jotkin vielä keskeneräiset testit näyttävät olevan vaikea saada päätökseen vuodessa tai sitä pidemmässäkin.Jotta elinkaaritietoja saadaan kohtuullisen koeajan sisällä, on suoritettava LED-kiihdytettyjä ikääntymiskokeita.
Näillä lähi-infrapunaperovskite-LED-valoilla on erittäin pitkä käyttöikä.Esimerkiksi, kun alkusäteily on 2,1 W sr-1 m-2 (virta 3,2 mA/c㎡), laitteen arvioitu käyttöikä T50 (aika, joka kuluu alkusäteilyn laskemiseen 50 prosenttiin) on 32 675 tuntia ( 3,7 vuotta).Tämän säteilyn tarjoama optinen teho on verrattavissa kaupalliseen vihreään OLEDiin, jonka kirkkaus on 1000 cd/m2.Pienemmällä säteilyteholla 0,21 W sr-1 m-2 (1/10 yllä olevasta kirkkaudesta) tai virralla 0,7 mAc㎡ T50:n käyttöiän arvioidaan olevan 2,4 miljoonaa tuntia (noin 270 vuotta).
"Uskomme, että on välttämätöntä suorittaa luotettava elinikäanalyysi tälle uudelle LEDille, jota varten keräsimme 62 laitteen käyttöiän datapistettä nopeutetuissa ikääntymiskokeissa, jotka kattavat laajimman mahdollisen virrantiheyden 10-200 mA/c㎡."Guo Bingbing sanoi.Laitteen elektroluminesenssin ulkoinen kvanttitehokkuus (EQE) ja energian muunnostehokkuus (ECE) saavuttivat 22,8 % ja 20,7 %, jotka ovat lähi-infrapunaperovskiitti-LEDien korkeimmat hyötysuhteet.
Kirjoittajat havaitsivat, että näillä perovskiittisilla luminoivilla materiaaleilla on erittäin vakaat kiderakenteet."Materiaalin kiderakenne ei ole muuttunut yli 322 päivän jälkeen", Zhao Baodan sanoi.
Perovskite-LEDien pitkäaikainen työskentely ja nopeutetut ikääntymiskokeet (vasen kuva);
Ohjaus- ja stabiloitujen laitteiden ulkoiset kvanttitehokkuustiedot (oikea paneeli)
"Tämä osoittaa, että bipolaarinen molekyylistabilisaattori auttaa perovskiittia säilyttämään alkuperäisen kidefaasinsa, jolla on erinomaiset optoelektroniset ominaisuudet. Käsiteltyjen kontrolliperovskiittinäytteiden kiderakenne muuttui merkittävästi ja hajosi kahdessa viikossa."
Ionien migraatio perovskiiteissa on yksi tärkeistä epävakauteen johtavista tekijöistä, ja tämä ongelma tulee vakavammaksi LEDeihin jaMini LED-näyttö."Kokeemme ja laskelmamme osoittavat, että bipolaariset molekyylit luovat kemiallisia sidoksia tai vuorovaikutuksia ionien kanssa perovskiitin raerajoilla", sanoi Guo Bingbing, "mikä voi olla syy siihen, miksi ionien kulkeutuminen vaikeutuu perovskiiteissamme. "Teimme sähköiset ja optiset kokeet. Yhteistyökumppaniemme kanssa ovat osoittaneet ioniliikeilmiön tukahduttamista", lisäsi Zhao Baodan.
Laitteen käyttöiän tulokset osoittavat, että perovskiittimateriaaleissa ei ole "geneettisiä vikoja" stabiilisuuden kannalta."Uusien puolijohteiden, kuten metallihalogenidiperovskiittien, katsotaan laajalti olevan luonnostaan epävakaita, etenkin suhteellisen korkeissa sähkökentissä, kuten LED-sovelluksissa", sanoi David Dee."Tuloksemme osoittavat, että vakaiden perovskiittilaitteiden saavuttaminen ei ole "mahdoton tehtävä".
Laitteen erittäin pitkän käyttöiän odotetaan lisäävän luottamusta perovskite-LED-kenttään, koska se on täyttänyt kaupallisten OLED-laitteiden vakauden perusvaatimuksen.Näitä lähi-infrapunavaloja voidaan käyttää sovelluksissa, kuten lähi-infrapunanäytöissä, viestinnässä ja biologiassa.Vaikka näkyvän valon perovskiittilaitteita, joilla on samanlainen pitkä käyttöikä, on vielä kehitettävä, ultrastabiilien perovskiitti-LED-valojen toteuttaminen tasoittaa tietä perovskiitin luminesenssiteknologialle teollisiin sovelluksiin.
搜索
复制
Perovskiitin ionien migraatiovaikutuksen havainnointi sähkökentän alla mikrofluoresenssikuvauskokeella
Postitusaika: 24.8.2022