Perovskitová svetelná dióda (perovskitová LED) je nová generácia technológie vyžarovania svetla s veľkým potenciálom v oblasti zobrazovania, osvetlenia, komunikácie a iných oblastí.Perovskitové LED diódy majú nízke výrobné náklady a významné technické výhody: majú charakteristiky ľahkosti, tenkosti a flexibility podobné ako OLED a tiež majú podobnú čistotu farieb a spektrálnu laditeľnosť ako III-V polovodičové LED diódy.Už po niekoľkých rokoch vývoja je účinnosť perovskituLED diódyje porovnateľná s vyspelými technológiami vyžarovania svetla.
Štruktúra perovskitového LED zariadenia (vľavo hore);
Chemický vzorec bipolárneho molekulárneho stabilizátora SFB10 (vľavo dole)
Vzťah medzi životnosťou zariadenia T50 a žiarením (pravý graf)
Avšak, podobne ako pri perovskitových solárnych článkoch, nestabilita perovskitových LED je najväčšou výzvou pre realizáciu priemyselných aplikácií.V súčasnosti je životnosť vysokovýkonných perovskitových LED vo všeobecnosti rádovo 10-100 hodín.Životnosť potrebná na to, aby technológia OLED vstúpila do industrializácie, je najmenej 10 000 hodín.V tomto smere existujú významné výzvy, pretože perovskitové polovodiče môžu byť vnútorne nestabilné.Je to dobré preLED displej.Jeho kryštálová štruktúra má významné iónové vlastnosti a ióny sa ľahko pohybujú pod aplikovaným elektrickým poľom LED, čo spôsobuje degradáciu materiálu.
Nedávno tím profesora Davida Di a výskumníka Zhao Baodan zo Štátneho kľúčového laboratória moderných optických prístrojov, School of Optoelectronics, Zhejiang University a
Medzinárodné výskumné centrum pokročilej fotoniky, Haining International Campus, urobilo v tomto smere dôležité prelomy.Použitím bipolárneho molekulárneho stabilizátora dosiahli ultra dlhú prevádzkovú životnosť v perovskitových LED diódach, ktoré spĺňajú potreby praktických aplikácií.
„Tieto perovskitové LED diódy boli poháňané konštantným prúdom 5 mA/c㎡ počas 5 po sebe nasledujúcich mesiacov (3600 hodín) bez poklesu jasu,“ povedal David Dee.Vnímanie LED.PreP1.56LED displej.Tieto zariadenia sú veľmi stabilné a zdá sa, že niektoré testy, ktoré stále prebiehajú, je ťažké dokončiť do jedného roka alebo dlhšie.Aby bolo možné získať údaje o životnosti v rámci primeraného experimentálneho obdobia, je potrebné vykonať experimenty so zrýchleným starnutím LED.“
Tieto perovskitové LED diódy v blízkosti infračerveného žiarenia vykazujú mimoriadne dlhú prevádzkovú životnosť.Napríklad s počiatočným vyžarovaním 2,1 W sr-1 m-2 (prúd 3,2 mA/c㎡) je odhadovaná životnosť zariadenia T50 (čas, ktorý potrebuje na zníženie počiatočného vyžarovania na 50 %) 32 675 hodín ( 3,7 roka).Optická sila poskytovaná týmto vyžarovaním je porovnateľná s komerčným zeleným OLED pracujúcim pri vysokom jase 1000 cd/m2.Pri nižšom žiarení 0,21 W sr-1 m-2 (1/10 vyššie uvedeného jasu) alebo prúde 0,7 mAc㎡ sa životnosť T50 odhaduje na 2,4 milióna hodín (asi 270 rokov).
"Sme presvedčení, že je potrebné vykonať spoľahlivú analýzu životnosti tejto novej LED, pre ktorú sme zhromaždili 62 údajových bodov životnosti zariadenia v experimentoch so zrýchleným starnutím, ktoré pokrývajú najširšiu možnú prúdovú hustotu 10-200 mA/c㎡."Povedal Guo Bingbing.Elektroluminiscenčná externá kvantová účinnosť (EQE) a účinnosť premeny energie (ECE) zariadenia dosiahli 22,8 % a 20,7 %, čo sú najvyššie účinnosti perovskitových LED diód v blízkosti infračerveného žiarenia.
Autori zistili, že tieto perovskitové luminiscenčné materiály majú veľmi stabilné kryštálové štruktúry."Kryštálová štruktúra materiálu sa po viac ako 322 dňoch nezmenila," povedal Zhao Baodan.
Dlhodobé experimenty so zrýchleným starnutím perovskitových LED diód (obrázok vľavo);
Externé údaje o kvantovej účinnosti riadiacich a stabilizovaných zariadení (pravý panel)
"To ukazuje, že bipolárny molekulárny stabilizátor pomáha perovskitu zachovať jeho pôvodnú kryštálovú fázu s vynikajúcimi optoelektronickými vlastnosťami. Kryštálová štruktúra ošetrených kontrolných vzoriek perovskitu sa výrazne zmenila a degradovala v priebehu dvoch týždňov."
Migrácia iónov v perovskitoch je jedným z dôležitých faktorov vedúcich k nestabilite a tento problém sa stáva vážnejším vplyvom aplikovaného napätia v LED aMini LED displej."Naše experimenty a výpočty ukazujú, že bipolárne molekuly vytvárajú chemické väzby alebo interakcie s iónmi na hraniciach perovskitových zŕn," povedal Guo Bingbing, "čo môže byť dôvod, prečo sa migrácia iónov v našich perovskitoch stáva ťažkou." Elektrické a optické experimenty, ktoré sme uskutočnili s našimi spolupracovníkmi preukázali potlačenie fenoménu pohybu iónov,“ dodal Zhao Baodan.
Výsledky životnosti zariadenia ukazujú, že perovskitové materiály nemajú žiadne „genetické defekty“ z hľadiska stability."Nové polovodiče, ako sú kovové halogenidové perovskity, sú všeobecne považované za skutočne nestabilné, najmä pri relatívne vysokých elektrických poliach, ako napríklad v aplikáciách LED," povedal David Dee.„Naše výsledky ukazujú, že dosiahnutie stabilných perovskitových zariadení nie je „nemožná misia“.
Očakáva sa, že ultra dlhá životnosť zariadenia zvýši dôveru v pole perovskitových LED, pretože splnila základnú požiadavku stability pre komerčné OLED.Tieto blízke infračervené LED diódy možno použiť v aplikáciách, ako sú napríklad infračervené displeje, komunikácia a biológia.Hoci je potrebné vyvinúť perovskitové zariadenia vo viditeľnom svetle s podobnou dlhou životnosťou, realizácia ultrastabilných perovskitových LED dláždi cestu pre perovskitovú luminiscenčnú technológiu, aby vstúpila do priemyselných aplikácií.
搜索
复制
Pozorovanie účinku migrácie iónov perovskitu pod elektrickým poľom pomocou mikrofluorescenčného zobrazovacieho experimentu
Čas odoslania: 24. augusta 2022