Perovskiet lichtgevende diode (perovskiet LED) is een nieuwe generatie lichtgevende technologie met een groot potentieel op het gebied van display, verlichting, communicatie en andere gebieden.Perovskiet-LED's hebben lage productiekosten en aanzienlijke technische voordelen: ze hebben de kenmerken van lichtheid, dunheid en flexibiliteit vergelijkbaar met OLED's, en hebben ook vergelijkbare kleurzuiverheid en spectrale afstembaarheid als III-V halfgeleider-LED's.Na slechts een paar jaar van ontwikkeling, de efficiëntie van perovskietLED'sis vergelijkbaar met die van volwassen lichtgevende technologieën.
Perovskiet LED-apparaatstructuur (linksboven);
Chemische formule van bipolaire moleculaire stabilisator SFB10 (linksonder)
Relatie tussen levensduur van apparaat T50 en uitstraling (rechter grafiek)
Echter, vergelijkbaar met perovskiet zonnecellen, is de instabiliteit van perovskiet LED's de grootste uitdaging voor het realiseren van industriële toepassingen.Op dit moment is de levensduur van hoogwaardige perovskiet-LED's over het algemeen in de orde van grootte van 10-100 uur.De levensduur die nodig is voor OLED-technologie om de industrialisatie in te gaan, is minimaal 10.000 uur.Er zijn aanzienlijke uitdagingen in deze richting omdat perovskiet-halfgeleiders intrinsiek onstabiel kunnen zijn.Het is goed voorLed scherm.De kristalstructuur heeft significante ionische eigenschappen en ionen bewegen gemakkelijk onder het aangelegde elektrische veld van de LED, waardoor het materiaal degradeert.
Onlangs heeft het team van professor David Di en onderzoeker Zhao Baodan van het State Key Laboratory of Modern Optical Instruments, School of Optoelectronics, Zhejiang University en de
International Research Center of Advanced Photonics, Haining International Campus, hebben belangrijke doorbraken in deze richting gemaakt.Met behulp van een bipolaire moleculaire stabilisator bereikten ze ultralange levensduur in perovskiet-LED's die voldoen aan de behoeften van praktische toepassingen.
"Deze perovskiet-LED's werden gedurende 5 opeenvolgende maanden (3600 uur) aangedreven door een constante stroom van 5 mA/c㎡ zonder dat de helderheid daalde", aldus David Dee.LED-perceptie.VoorP1.56Led scherm.Deze apparaten zijn erg stabiel en sommige tests die nog gaande zijn, blijken moeilijk binnen een jaar of langer af te ronden.Om binnen een redelijke experimentele periode levenslange gegevens te verkrijgen, moeten er experimenten met versnelde veroudering met leds worden uitgevoerd.”
Deze nabij-infrarood perovskiet-LED's hebben een ultralange levensduur.Bijvoorbeeld, met een aanvankelijke straling van 2,1 W sr-1 m-2 (stroom van 3,2 mA/c㎡), is de geschatte levensduur van de T50 van het apparaat (de tijd die nodig is om de aanvankelijke straling af te nemen tot 50%) 32675 uur ( 3,7 jaar).Het optische vermogen dat door deze straling wordt geleverd, is vergelijkbaar met een commerciële groene OLED die werkt met een hoge helderheid van 1000 cd/m2.Bij een lagere straling van 0,21 W sr-1 m-2 (1/10 van de bovenstaande helderheid) of een stroom van 0,7 mAc㎡, wordt de levensduur van de T50 geschat op 2,4 miljoen uur (ongeveer 270 jaar).
"Wij geloven dat het nodig is om een betrouwbare levensduuranalyse uit te voeren van deze nieuwe LED, waarvoor we 62 levensduurdatapunten van apparaten hebben verzameld in experimenten met versnelde veroudering, die de breedst mogelijke stroomdichtheid van 10-200 mA/c㎡-bereik dekken."zei Guo Bingbing.De elektroluminescentie externe kwantumefficiëntie (EQE) en energieconversie-efficiëntie (ECE) van het apparaat bereikten respectievelijk 22,8% en 20,7%, wat de hoogste efficiëntie is van nabij-infrarood perovskiet-LED's.
De auteurs ontdekten dat deze perovskiet luminescerende materialen zeer stabiele kristalstructuren hebben."De kristalstructuur van het materiaal is na meer dan 322 dagen niet veranderd", zei Zhao Baodan.
Langdurige werkende en versnelde verouderingsexperimenten van perovskiet-LED's (afbeelding links);
Externe kwantumefficiëntiegegevens van besturings- en gestabiliseerde apparaten (rechterpaneel)
"Dit toont aan dat de bipolaire moleculaire stabilisator de perovskiet helpt zijn oorspronkelijke kristalfase met uitstekende opto-elektronische eigenschappen te behouden. De kristalstructuur van de behandelde controleperovskietmonsters veranderde aanzienlijk en degradeerde binnen twee weken."
Ionenmigratie in perovskieten is een van de belangrijke factoren die leiden tot instabiliteit, en dit probleem wordt ernstiger onder invloed van aangelegde spanning in LED's enMini LED-display."Onze experimenten en berekeningen tonen aan dat bipolaire moleculen chemische bindingen of interacties creëren met ionen aan de korrelgrenzen van perovskiet, " zei Guo Bingbing, "wat de reden kan zijn waarom ionenmigratie moeilijk wordt in onze perovskieten." De elektrische en optische experimenten die we hebben uitgevoerd uit met onze medewerkers hebben de onderdrukking van het fenomeen van de ionenbeweging aangetoond, "voegde Zhao Baodan toe.
De resultaten van de levensduur van het apparaat laten zien dat perovskietmaterialen geen "genetische defecten" hebben in termen van stabiliteit."Nieuwe halfgeleiders, zoals perovskieten met metaalhalogenide, worden algemeen beschouwd als intrinsiek onstabiel, vooral bij relatief hoge elektrische velden, zoals in LED-toepassingen", zegt David Dee."Onze resultaten laten zien dat het bereiken van stabiele perovskiet-apparaten geen 'mission impossible' is".
De ultralange levensduur van het apparaat zal naar verwachting het vertrouwen in het perovskiet LED-veld vergroten, aangezien het voldoet aan de basisvereiste van stabiliteit voor commerciële OLED's.Deze nabij-infrarood-LED's kunnen worden gebruikt in toepassingen zoals nabij-infraroodschermen, communicatie en biologie.Hoewel perovskietapparaten voor zichtbaar licht met een vergelijkbare lange levensduur nog moeten worden ontwikkeld, maakt de realisatie van ultrastabiele perovskiet-LED's de weg vrij voor perovskietluminescentietechnologie om industriële toepassingen te betreden.
搜索
复制
Observatie van het ionenmigratie-effect van perovskiet onder elektrisch veld door middel van microfluorescentie beeldvormingsexperiment
Posttijd: 24 aug. 2022