דיודה פולטת אור Perovskite (perovskite LED) היא דור חדש של טכנולוגיה פולטת אור עם פוטנציאל רב בתחומי תצוגה, תאורה, תקשורת ועוד.לנורות ה-Perovskite יש עלויות ייצור נמוכות ויתרונות טכניים משמעותיים: יש להן מאפיינים של קלות, דקיקות וגמישות הדומים ל-OLED, וגם בעלות טוהר צבע ויכולת כוונון ספקטרלית דומים לנורות מוליכים למחצה III-V.לאחר רק כמה שנים של פיתוח, היעילות של perovskiteנוריותדומה לזה של טכנולוגיות פולטות אור בוגרות.
מבנה מכשיר LED Perovskite (משמאל למעלה);
נוסחה כימית של מייצב מולקולרי דו-קוטבי SFB10 (משמאל למטה)
הקשר בין חיי מכשיר T50 לזוהר (גרף ימני)
עם זאת, בדומה לתאי שמש פרוסקיט, חוסר היציבות של נוריות פרוסקיט היא האתגר הגדול ביותר למימוש יישומים תעשייתיים.נכון לעכשיו, תוחלת החיים של נוריות perovskite בעלות ביצועים גבוהים היא בדרך כלל בסדר גודל של 10-100 שעות.אורך החיים הנדרש לטכנולוגיית OLED להיכנס לתיעוש הוא לפחות 10,000 שעות.ישנם אתגרים משמעותיים בכיוון זה מכיוון שמוליכים למחצה פרוסקיט יכולים להיות בלתי יציבים מהותית.זה טוב לתצוגת לד.למבנה הגבישי שלו תכונות יוניות משמעותיות, ויונים נעים בקלות מתחת לשדה החשמלי המופעל של ה-LED, מה שגורם לחומר להתכלות.
לאחרונה, צוותם של פרופסור דיוויד די והחוקר ז'או באודן ממעבדת המפתח של המדינה למכשירים אופטיים מודרניים, בית הספר לאופטואלקטרוניקה, אוניברסיטת ג'ג'יאנג וה-
מרכז המחקר הבינלאומי לפוטוניקה מתקדמת, הקמפוס הבינלאומי של Haining, עשה פריצות דרך חשובות בכיוון זה.באמצעות מייצב מולקולרי דו-קוטבי, הם השיגו חיי הפעלה ארוכים במיוחד בנורות LED פרוסקיט העונות על הצרכים של יישומים מעשיים.
"נוריות ה-perovskite הללו הונעו על ידי זרם קבוע של 5 mA/c㎡ במשך 5 חודשים רצופים (3600 שעות) ללא ירידה בבהירות", אמר דיוויד די.תפיסת LED.לP1.56תצוגת לד.מכשירים אלו יציבים מאוד, ונראה שקשה להשלים כמה בדיקות שעדיין בעיצומן תוך שנה או יותר.על מנת להשיג נתוני חיים בתוך תקופת ניסוי סבירה, יש לבצע ניסויי הזדקנות מואצים של LED".
נוריות פרוסקיט כמעט אינפרא אדום אלה מציגות חיי פעולה ארוכים במיוחד.לדוגמה, עם קרינה התחלתית של 2.1 W sr-1 m-2 (זרם של 3.2 mA/c㎡), משך החיים המשוער של המכשיר T50 (הזמן שלוקח לקרינה הראשונית לרדת ל-50%) הוא 32675 שעות ( 3.7 שנים).הכוח האופטי שמספק זוהר זה דומה ל-OLED ירוק מסחרי הפועל בבהירות גבוהה של 1000 cd/m2.בקרינה נמוכה יותר של 0.21 W sr-1 m-2 (1/10 מהבהירות שלעיל) או זרם של 0.7 mAc㎡, משך החיים של T50 מוערך ב-2.4 מיליון שעות (כ-270 שנים).
"אנו מאמינים שיש צורך לבצע ניתוח אמין לכל החיים של ה-LED החדש הזה, שעבורו אספנו 62 נקודות נתונים לכל החיים של המכשיר בניסויי הזדקנות מואצים, המכסים את צפיפות הזרם הרחבה ביותר האפשרית של טווח 10-200 mA/c㎡."אמר גואו בינגבינג.היעילות הקוונטית החיצונית (EQE) ויעילות המרת האנרגיה (ECE) של המכשיר הגיעו ל-22.8% ו-20.7%, בהתאמה, שהם היעילות הגבוהה ביותר של נוריות פרוסקיט כמעט אינפרא אדום.
המחברים מצאו שלחומרים זוהרים פרוסקיט אלה יש מבני גביש יציבים מאוד."מבנה הגבישי של החומר לא השתנה לאחר יותר מ-322 ימים", אמר ג'או באודן.
ניסויי עבודה ממושכים והזדקנות מואצת של נוריות perovskite (תמונה שמאל);
נתוני יעילות קוונטית חיצונית של התקני בקרה וייצוב (פאנל ימין)
"זה מראה שהמייצב המולקולרי הדו-קוטבי עוזר לפרובסקיט לשמור על הפאזה הגבישית המקורית שלו עם תכונות אופטואלקטרוניות מעולות. מבנה הגביש של דגימות הפרובסקיט הביקורתיות המטופלות השתנה באופן משמעותי והתדרדר תוך שבועיים".
נדידת יונים בפרוסקיטים היא אחד הגורמים החשובים המובילים לאי יציבות, ובעיה זו הופכת חמורה יותר בהשפעת המתח המופעל בנורות LED ומיני תצוגת LED."הניסויים והחישובים שלנו מראים שמולקולות דו-קוטביות יוצרות קשרים כימיים או אינטראקציות עם יונים בגבולות גרגירי הפרובסקיט", אמר גואו בינגבינג, "וזה עשוי להיות הסיבה מדוע נדידת יונים הופכת קשה בפרוסקיטים שלנו. "הניסויים החשמליים והאופטיים שעשינו. עם משתפי הפעולה שלנו הראו את הדיכוי של תופעת תנועת היונים", הוסיף ג'או באודן.
תוצאות חיי המכשיר מראות שלחומרי פרוסקיט אין "פגמים גנטיים" מבחינת יציבות."מוליכים למחצה חדשים, כגון פרוסקיטים מתכת הליד, נחשבים באופן נרחב כלא יציבים באופן מהותי, במיוחד בשדות חשמליים גבוהים יחסית, כמו ביישומי LED", אמר דיוויד די."התוצאות שלנו מראות שהשגת התקני perovskite יציבים אינם 'משימה בלתי אפשרית'".
משך חיי המכשיר הארוך במיוחד צפוי להגביר את הביטחון בתחום ה-perovskite LED, שכן הוא מילא את הדרישה הבסיסית של יציבות עבור OLEDs מסחריים.נוריות ה-LED הקרובות לאינפרא אדום יכולות לשמש ביישומים כגון צגי אינפרא אדום קרובים, תקשורת וביולוגיה.למרות שעדיין נותרו לפתח מכשירי perovskite עם אור נראה עם אורך חיים דומה, המימוש של נוריות perovskite יציבות במיוחד סולל את הדרך לטכנולוגיית הארה של perovskite להיכנס ליישומים תעשייתיים.
搜索
复制
תצפית על השפעת נדידת יונים של פרוסקיט תחת שדה חשמלי על ידי ניסוי הדמיית מיקרופלואורסצנטי
זמן פרסום: 24 באוגוסט 2022