Perovskite lysemitterende diode (perovskite LED) er en ny generasjon lysemitterende teknologi med stort potensial innen display, belysning, kommunikasjon og andre felt.Perovskite LED-er har lave produksjonskostnader og betydelige tekniske fordeler: de har egenskapene til letthet, tynnhet og fleksibilitet som ligner på OLED-er, og har også lignende fargerenhet og spektraljustering som III-V-halvleder-LED.Etter bare noen få år med utvikling, effektiviteten til perovskittLED-erer sammenlignbar med moden lysemitterende teknologi.
Perovskite LED-enhetsstruktur (øverst til venstre);
Kjemisk formel for bipolar molekylær stabilisator SFB10 (nederst til venstre)
Forholdet mellom enhetens T50 levetid og utstråling (høyre graf)
Imidlertid, i likhet med perovskitt-solceller, er ustabiliteten til perovskitt-LED den største utfordringen for å realisere industrielle applikasjoner.For tiden er levetiden til høyytelses perovskitt-LED-er generelt i størrelsesorden 10-100 timer.Levetiden som kreves for at OLED-teknologi skal gå inn i industrialiseringen er minst 10 000 timer.Det er betydelige utfordringer i denne retningen fordi perovskitt-halvledere kan være i seg selv ustabile.Det er bra forLED display.Krystallstrukturen har betydelige ioniske egenskaper, og ioner beveger seg lett under det påførte elektriske feltet til LED, noe som får materialet til å brytes ned.
Nylig har teamet til professor David Di og forsker Zhao Baodan fra State Key Laboratory of Modern Optical Instruments, School of Optoelectronics, Zhejiang University og
International Research Center of Advanced Photonics, Haining International Campus, har gjort viktige gjennombrudd i denne retningen.Ved å bruke en bipolar molekylær stabilisator oppnådde de ultralang driftslevetid i perovskitt-LED som oppfyller behovene til praktiske applikasjoner.
"Disse perovskitt-LED-ene ble drevet av en konstant strøm på 5 mA/c㎡ i 5 påfølgende måneder (3600 timer) uten noe lysstyrkefall," sa David Dee.LED-oppfatning.TilP1,56LED display.Disse enhetene er svært stabile, og noen tester som fortsatt pågår ser ut til å være vanskelige å fullføre innen et år eller mer.For å få livstidsdata innen en rimelig eksperimentell periode, må eksperimenter med LED-akselerert aldring utføres."
Disse nær-infrarøde perovskitt-LED-ene viser ekstremt lang levetid.For eksempel, med en initial utstråling på 2,1 W sr-1 m-2 (strøm på 3,2 mA/c㎡), er den estimerte levetiden for enhetens T50 (tiden det tar før den opprinnelige utstrålingen reduseres til 50%) 32675 timer ( 3,7 år).Den optiske kraften fra denne utstrålingen kan sammenlignes med en kommersiell grønn OLED som opererer med en høy lysstyrke på 1000 cd/m2.Ved en lavere utstråling på 0,21 W sr-1 m-2 (1/10 av lysstyrken ovenfor) eller en strøm på 0,7 mAc㎡, er T50-levetiden beregnet til å være 2,4 millioner timer (ca. 270 år).
"Vi mener det er nødvendig å utføre en pålitelig levetidsanalyse av denne nye LED-en, som vi samlet inn 62 datapunkter for enhetens levetid i eksperimenter med akselerert aldring, som dekker den bredest mulige strømtettheten på 10-200 mA/c㎡ rekkevidde."sa Guo Bingbing.Elektroluminescens ekstern kvanteeffektivitet (EQE) og energikonverteringseffektivitet (ECE) til enheten nådde henholdsvis 22,8 % og 20,7 %, som er de høyeste effektivitetene til nær-infrarøde perovskitt-LED.
Forfatterne fant at disse selvlysende perovskittmaterialene har svært stabile krystallstrukturer."Krystallstrukturen til materialet har ikke endret seg etter mer enn 322 dager," sa Zhao Baodan.
Langtidsarbeidende og akselererte aldringseksperimenter av perovskitt-LED (bilde til venstre);
Eksterne kvanteeffektivitetsdata for kontroll og stabiliserte enheter (høyre panel)
"Dette viser at den bipolare molekylære stabilisatoren hjelper perovskitten til å opprettholde sin opprinnelige krystallfase med utmerkede optoelektroniske egenskaper. Krystallstrukturen til de behandlede kontrollperovskittprøvene endret seg betydelig og ble degradert i løpet av to uker."
Ionemigrering i perovskitter er en av de viktige faktorene som fører til ustabilitet, og dette problemet blir mer alvorlig under påvirkning av påført spenning i lysdioder ogMini LED-skjerm."Våre eksperimenter og beregninger viser at bipolare molekyler skaper kjemiske bindinger eller interaksjoner med ioner ved perovskittkorngrensene," sa Guo Bingbing, "som kan være årsaken til at ionemigrasjon blir vanskelig i våre perovskitter. "De elektriske og optiske eksperimentene vi gjennomførte. sammen med våre samarbeidspartnere har vist undertrykkelsen av ionebevegelsesfenomenet," la Zhao Baodan til.
Resultatene for enhetens levetid viser at perovskittmaterialer ikke har noen "genetiske defekter" når det gjelder stabilitet."Nye halvledere, slik som metallhalogenidperovskitter, er ansett for å være iboende ustabile, spesielt ved relativt høye elektriske felt, for eksempel i LED-applikasjoner," sa David Dee."Våre resultater viser at å oppnå stabile perovskitt-enheter ikke er 'oppdrag umulig'".
Den ultralange enhetens levetid forventes å øke tilliten til perovskite LED-feltet, ettersom den har oppfylt det grunnleggende kravet til stabilitet for kommersielle OLED-er.Disse nær-infrarøde LED-ene kan brukes i applikasjoner som nær-infrarøde skjermer, kommunikasjon og biologi.Selv om synlig-lys perovskitt-enheter med lignende lang levetid gjenstår å utvikle, baner realiseringen av ultrastabile perovskitt-LED-er vei for perovskitt-luminescensteknologi til industriell bruk.
搜索
复制
Observasjon av ionemigrasjonseffekt av perovskitt under elektrisk felt ved mikrofluorescensavbildningseksperiment
Innleggstid: 24. august 2022