O diodo emissor de luz de perovskita (LED de perovskita) é uma nova geração de tecnologia de emissão de luz com grande potencial em exibição, iluminação, comunicação e outros campos.Os LEDs de perovskita têm baixos custos de produção e vantagens técnicas significativas: eles têm características de leveza, espessura e flexibilidade semelhantes aos OLEDs e também possuem pureza de cor e ajuste espectral semelhantes aos LEDs semicondutores III-V.Após apenas alguns anos de desenvolvimento, a eficiência da perovskitaLEDsé comparável ao das tecnologias maduras de emissão de luz.
Estrutura do dispositivo LED de perovskita (canto superior esquerdo);
Fórmula química do estabilizador molecular bipolar SFB10 (canto inferior esquerdo)
Relação entre a vida útil e a radiância do dispositivo T50 (gráfico à direita)
No entanto, semelhante às células solares de perovskita, a instabilidade dos LEDs de perovskita é o maior desafio para a realização de aplicações industriais.Atualmente, a vida útil dos LEDs de perovskita de alto desempenho é geralmente da ordem de 10 a 100 horas.A vida útil necessária para a tecnologia OLED entrar na industrialização é de pelo menos 10.000 horas.Existem desafios significativos nessa direção porque os semicondutores de perovskita podem ser intrinsecamente instáveis.é bom paraDisplay LED.Sua estrutura cristalina possui propriedades iônicas significativas e os íons se movem facilmente sob o campo elétrico aplicado do LED, causando a degradação do material.
Recentemente, a equipe do professor David Di e do pesquisador Zhao Baodan do State Key Laboratory of Modern Optical Instruments, School of Optoelectronics, Zhejiang University e do
O Centro Internacional de Pesquisa de Fotônica Avançada, Haining International Campus, fez avanços importantes nessa direção.Usando um estabilizador molecular bipolar, eles alcançaram tempos de operação ultralongos em LEDs de perovskita que atendem às necessidades de aplicações práticas.
"Esses LEDs de perovskita foram acionados por uma corrente constante de 5 mA/c㎡ por 5 meses consecutivos (3.600 horas) sem queda de brilho", disse David Dee.Percepção do LED.ParaP1.56Visor LED.Esses dispositivos são muito estáveis e alguns testes que ainda estão em andamento parecem difíceis de serem concluídos em um ano ou mais.Para obter dados de vida útil dentro de um período experimental razoável, experimentos de envelhecimento acelerado por LED precisam ser realizados.”
Esses LEDs de perovskita próximos ao infravermelho exibem vida útil operacional ultralonga.Por exemplo, com uma radiância inicial de 2,1 W sr-1 m-2 (corrente de 3,2 mA/c㎡), a vida útil estimada do dispositivo T50 (o tempo que leva para a radiância inicial diminuir para 50%) é de 32675 horas ( 3,7 anos).A potência ótica fornecida por esse brilho é comparável a um OLED verde comercial operando com alto brilho de 1000 cd/m2.Com uma radiância inferior de 0,21 W sr-1 m-2 (1/10 do brilho acima) ou uma corrente de 0,7 mAc㎡, a vida útil do T50 é estimada em 2,4 milhões de horas (cerca de 270 anos).
"Acreditamos que é necessário realizar uma análise confiável da vida útil deste novo LED, para o qual coletamos 62 pontos de dados da vida útil do dispositivo em experimentos de envelhecimento acelerado, cobrindo a maior densidade de corrente possível de 10-200 mA/c㎡".Guo Bingbing disse.A eficiência quântica externa de eletroluminescência (EQE) e a eficiência de conversão de energia (ECE) do dispositivo atingiram 22,8% e 20,7%, respectivamente, que são as maiores eficiências dos LEDs de perovskita de infravermelho próximo.
Os autores descobriram que esses materiais luminescentes de perovskita têm estruturas cristalinas muito estáveis."A estrutura cristalina do material não mudou depois de mais de 322 dias", disse Zhao Baodan.
Experimentos de longo prazo e envelhecimento acelerado de LEDs de perovskita (imagem à esquerda);
Dados externos de eficiência quântica de dispositivos de controle e estabilizados (painel direito)
"Isso mostra que o estabilizador molecular bipolar ajuda a perovskita a manter sua fase cristalina original com excelentes propriedades optoeletrônicas. A estrutura cristalina das amostras de perovskita de controle tratadas mudou significativamente e se degradou em duas semanas."
A migração de íons em perovskitas é um dos fatores importantes que levam à instabilidade, e esse problema se torna mais sério sob a influência da tensão aplicada em LEDs eMinitela LED."Nossos experimentos e cálculos mostram que moléculas bipolares criam ligações químicas ou interações com íons nos limites de grão da perovskita", disse Guo Bingbing, "o que pode ser a razão pela qual a migração de íons se torna difícil em nossas perovskitas". com nossos colaboradores mostraram a supressão do fenômeno do movimento iônico", acrescentou Zhao Baodan.
Os resultados da vida útil do dispositivo mostram que os materiais de perovskita não têm "defeitos genéticos" em termos de estabilidade."Novos semicondutores, como perovskitas de haleto metálico, são amplamente considerados intrinsecamente instáveis, especialmente em campos elétricos relativamente altos, como em aplicações de LED", disse David Dee."Nossos resultados mostram que alcançar dispositivos de perovskita estáveis não é uma 'missão impossível'".
Espera-se que a vida útil ultralonga do dispositivo aumente a confiança no campo de LED de perovskita, pois atendeu ao requisito básico de estabilidade para OLEDs comerciais.Esses LEDs de infravermelho próximo podem ser usados em aplicações como telas de infravermelho próximo, comunicações e biologia.Embora os dispositivos de perovskita de luz visível com vida útil semelhante continuem a ser desenvolvidos, a realização de LEDs de perovskita ultraestáveis abre caminho para a tecnologia de luminescência de perovskita entrar em aplicações industriais.
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Observação do efeito de migração de íons de perovskita sob campo elétrico por experimento de imagem de microfluorescência
Horário da postagem: 24 de agosto de 2022