Ученые Чжэцзянского университета готовят перовскитные светодиоды со сверхдолгим сроком службы

Перовскитовый светоизлучающий диод (перовскитный светодиод) — это новое поколение светоизлучающих технологий с большим потенциалом в области отображения, освещения, связи и других областях.Перовскитные светодиоды имеют низкие производственные затраты и значительные технические преимущества: они имеют характеристики легкости, тонкости и гибкости, аналогичные OLED, а также имеют аналогичную чистоту цвета и спектральную перестраиваемость полупроводниковым светодиодам III-V.Всего через несколько лет разработки эффективность перовскитасветодиодысравнима с зрелыми светоизлучающими технологиями.

gsfdfssdfw

Структура перовскитного светодиода (вверху слева);

Химическая формула биполярного молекулярного стабилизатора SFB10 (внизу слева)

Взаимосвязь между сроком службы устройства T50 и яркостью (правый график)

Однако, подобно перовскитным солнечным элементам, нестабильность перовскитных светодиодов является самой большой проблемой для реализации промышленных приложений.В настоящее время срок службы высокопроизводительных перовскитных светодиодов обычно составляет порядка 10-100 часов.Срок службы, необходимый для того, чтобы технология OLED вошла в индустриализацию, составляет не менее 10 000 часов.В этом направлении существуют серьезные проблемы, поскольку перовскитные полупроводники могут быть нестабильными по своей природе.Это хорошо дляСветодиодный дисплей.Его кристаллическая структура обладает значительными ионными свойствами, и ионы легко перемещаются под действием приложенного электрического поля светодиода, вызывая разрушение материала.

Недавно команда профессора Дэвида Ди и исследователя Чжао Баоданя из Ключевой государственной лаборатории современных оптических приборов Школы оптоэлектроники Чжэцзянского университета и

Международный исследовательский центр передовой фотоники, Haining International Campus, добился важных прорывов в этом направлении.Используя биполярный молекулярный стабилизатор, они добились сверхдлительного срока службы перовскитных светодиодов, что соответствует потребностям практических приложений.

«Эти перовскитные светодиоды питались постоянным током 5 мА/c㎡ в течение 5 месяцев подряд (3600 часов) без падения яркости», — сказал Дэвид Ди.Восприятие светодиодов.ДляP1.56Светодиодный дисплей.Эти устройства очень стабильны, и некоторые тесты, которые все еще продолжаются, сложно завершить в течение года или более.Чтобы получить данные о сроке службы в течение разумного экспериментального периода, необходимо провести эксперименты по ускоренному старению светодиодов».

Эти перовскитные светодиоды ближнего инфракрасного диапазона обладают сверхдлительным сроком службы.Например, при начальной мощности излучения 2,1 Вт·ср-1·м-2 (ток 3,2 мА/с㎡) предполагаемый срок службы устройства T50 (время, необходимое для снижения начальной мощности излучения до 50%) составляет 32675 часов ( 3,7 года).Оптическая мощность, обеспечиваемая этим излучением, сравнима с коммерческим зеленым OLED, работающим с высокой яркостью 1000 кд/м2.При более низкой яркости 0,21 Вт·ср-1·м-2 (1/10 указанной выше яркости) или токе 0,7 мА·ч срок службы Т50 оценивается в 2,4 млн часов (около 270 лет).

«Мы считаем необходимым провести надежный анализ срока службы этого нового светодиода, для чего мы собрали 62 точки данных о сроке службы устройства в экспериментах по ускоренному старению, охватывающих максимально возможный диапазон плотности тока 10–200 мА/см²».— сказал Го Бинбин.Внешняя квантовая эффективность электролюминесценции (EQE) и эффективность преобразования энергии (ECE) устройства достигли 22,8% и 20,7% соответственно, что является самым высоким КПД перовскитных светодиодов ближнего инфракрасного диапазона.

Авторы обнаружили, что эти перовскитные люминесцентные материалы имеют очень стабильную кристаллическую структуру.«Кристаллическая структура материала не изменилась по прошествии более 322 дней», — сказал Чжао Баодань.

dfghegerhehrerh

Длительная работа и эксперименты по ускоренному старению перовскитных светодиодов (левое изображение);

Данные внешней квантовой эффективности управляющих и стабилизированных устройств (правая панель)

«Это показывает, что биполярный молекулярный стабилизатор помогает перовскиту сохранять свою первоначальную кристаллическую фазу с превосходными оптоэлектронными свойствами. Кристаллическая структура обработанных контрольных образцов перовскита значительно изменилась и деградировала в течение двух недель».

Миграция ионов в перовскитах является одним из важных факторов, приводящих к неустойчивости, и эта проблема становится более серьезной под влиянием приложенного напряжения в светодиодах иМини светодиодный дисплей.«Наши эксперименты и расчеты показывают, что биполярные молекулы создают химические связи или взаимодействия с ионами на границах зерен перовскита, — сказал Го Бинбин, — что может быть причиной затруднения миграции ионов в наших перовскитах». Наши сотрудники продемонстрировали подавление явления движения ионов», — добавил Чжао Баодань.

Результаты срока службы устройства показывают, что перовскитные материалы не имеют «генетических дефектов» с точки зрения стабильности.«Новые полупроводники, такие как перовскиты из галогенидов металлов, считаются нестабильными по своей природе, особенно при относительно высоких электрических полях, например, в светодиодах», — сказал Дэвид Ди.«Наши результаты показывают, что создание стабильных перовскитных устройств не является невыполнимой задачей».

Ожидается, что сверхдлительный срок службы устройства повысит доверие к перовскитным светодиодам, поскольку они удовлетворяют основным требованиям стабильности для коммерческих OLED.Эти светодиоды ближнего инфракрасного диапазона могут использоваться в таких приложениях, как дисплеи ближнего инфракрасного диапазона, связь и биология.Хотя перовскитные устройства видимого света с аналогичным длительным сроком службы еще предстоит разработать, реализация сверхстабильных перовскитных светодиодов прокладывает путь для промышленного применения технологии перовскитной люминесценции.

фхрррртхрт

Наблюдение эффекта миграции ионов перовскита под действием электрического поля с помощью эксперимента по микрофлуоресцентной визуализации


Время публикации: 24 августа 2022 г.

Отправьте нам свое сообщение:

Напишите свое сообщение здесь и отправьте его нам