페로브스카이트 발광 다이오드(페로브스카이트 LED)는 디스플레이, 조명, 통신 및 기타 분야에서 큰 잠재력을 가진 차세대 발광 기술입니다.페로브스카이트 LED는 생산 비용이 낮고 기술적으로 상당한 이점이 있습니다. OLED와 유사한 가벼움, 얇음 및 유연성 특성을 가지며 III-V 반도체 LED와 유사한 색 순도 및 스펙트럼 가변성을 갖습니다.불과 몇 년의 개발 끝에 페로브스카이트의 효율성LED성숙한 발광 기술에 필적합니다.
페로브스카이트 LED 소자 구조(왼쪽 위);
양극성 분자 안정제 SFB10의 화학식(왼쪽 아래)
소자 T50 수명과 휘도의 관계(오른쪽 그래프)
그러나 페로브스카이트 태양전지와 마찬가지로 페로브스카이트 LED의 불안정성은 산업 응용을 실현하는 데 가장 큰 과제입니다.현재 고성능 페로브스카이트 LED의 수명은 일반적으로 10~100시간 정도이다.OLED 기술이 산업화되기 위해 필요한 수명은 최소 10,000시간이다.페로브스카이트 반도체는 본질적으로 불안정할 수 있기 때문에 이 방향에는 상당한 문제가 있습니다.그것은 좋은LED 디스플레이.그것의 결정 구조는 상당한 이온 특성을 가지고 있으며 이온은 LED의 적용된 전기장 아래에서 쉽게 이동하여 재료를 저하시킵니다.
최근, Zhejiang University 광전자공학부 현대광학기기국가핵심연구소의 David Di 교수와 Zhao Baodan 연구원 팀과
Haining International Campus의 Advanced Photonics 국제 연구 센터는 이 방향에서 중요한 돌파구를 마련했습니다.양극성 분자 안정제를 사용하여 페로브스카이트 LED에서 실용적인 응용 분야의 요구 사항을 충족하는 매우 긴 작동 수명을 달성했습니다.
"이 페로브스카이트 LED는 밝기 저하 없이 연속 5개월(3600시간) 동안 5mA/c㎡의 정전류로 구동되었습니다."라고 David Dee는 말했습니다.LED 인식.을 위한P1.56LED 디스플레이.이러한 장치는 매우 안정적이며 아직 진행 중인 일부 테스트는 1년 이상 이내에 완료하기 어려운 것으로 보입니다.합리적인 실험 기간 내에 수명 데이터를 얻으려면 LED 가속 노화 실험을 수행해야 합니다.”
이 근적외선 페로브스카이트 LED는 작동 수명이 매우 깁니다.예를 들어, 초기 휘도가 2.1 W sr-1 m-2(전류 3.2 mA/c㎡)인 경우 예상 장치 T50 수명(초기 휘도가 50%로 감소하는 데 걸리는 시간)은 32675시간( 3.7년).이 광채가 제공하는 광 출력은 1000cd/m2의 고휘도에서 작동하는 상업용 녹색 OLED와 비슷합니다.0.21 W sr-1 m-2(위 밝기의 1/10)의 낮은 조도 또는 0.7 mAc㎡의 전류에서 T50 수명은 240만 시간(약 270년)으로 추정됩니다.
"우리는 가속 노화 실험에서 62개의 장치 수명 데이터 포인트를 수집하여 10~200mA/c㎡ 범위의 가능한 가장 넓은 전류 밀도를 다루는 이 새로운 LED의 신뢰할 수 있는 수명 분석을 수행하는 것이 필요하다고 생각합니다."궈빙빙이 말했다.소자의 전계발광 외부양자효율(EQE)과 에너지변환효율(ECE)은 각각 22.8%, 20.7%에 달해 근적외선 페로브스카이트 LED 중 가장 높은 효율을 보였다.
저자들은 이러한 페로브스카이트 발광 물질이 매우 안정적인 결정 구조를 가지고 있음을 발견했습니다.Zhao Baodan은 "재료의 결정 구조는 322일 이상 경과한 후에도 변경되지 않았습니다."라고 말했습니다.
페로브스카이트 LED의 장시간 작동 및 가속 노화 실험(왼쪽 이미지);
제어 및 안정화 장치의 외부 양자 효율 데이터(오른쪽 패널)
"이것은 양극성 분자 안정제가 페로브스카이트가 우수한 광전자 특성으로 원래의 결정상을 유지하는 데 도움이 된다는 것을 보여줍니다. 처리된 대조군 페로브스카이트 샘플의 결정 구조는 크게 바뀌었고 2주 이내에 분해되었습니다."
페로브스카이트의 이온 이동은 불안정성을 유발하는 중요한 요인 중 하나이며, 이 문제는 LED에 인가된 전압의 영향으로 더욱 심각해집니다.미니 LED 디스플레이.Guo Bingbing은 "우리의 실험과 계산은 쌍극 분자가 페로브스카이트 입자 경계에서 이온과 화학 결합 또는 상호 작용을 생성한다는 것을 보여줍니다. 이것이 페로브스카이트에서 이온 이동이 어려워지는 이유일 수 있습니다."라고 말했습니다. 공동 작업자와 함께 이온 이동 현상의 억제를 보여주었습니다."라고 Zhao Baodan이 덧붙였습니다.
장치 수명 결과는 페로브스카이트 재료가 안정성 측면에서 "유전적 결함"이 없음을 보여줍니다."금속 할라이드 페로브스카이트와 같은 새로운 반도체는 특히 LED 애플리케이션과 같이 상대적으로 높은 전기장에서 본질적으로 불안정한 것으로 널리 간주됩니다."라고 David Dee는 말했습니다."우리의 결과는 안정적인 페로브스카이트 장치를 달성하는 것이 '미션 임파서블'이 아님을 보여줍니다."
초장기 소자 수명은 상용 OLED의 안정성이라는 기본 요건을 충족한 페로브스카이트 LED 분야의 신뢰도를 높일 것으로 기대된다.이러한 근적외선 LED는 근적외선 디스플레이, 통신 및 생물학과 같은 응용 분야에서 사용할 수 있습니다.비슷한 긴 수명을 가진 가시광선 페로브스카이트 장치가 개발되어야 하지만 매우 안정적인 페로브스카이트 LED의 실현은 페로브스카이트 발광 기술이 산업 응용 분야에 진입할 수 있는 길을 열어줍니다.
搜索
复制
미세형광 이미징 실험을 통한 전기장 하에서 페로브스카이트의 이온 이동 효과 관찰
게시 시간: 2022년 8월 24일