Perovskite light-emitting diode (perovskite LED) är en ny generation av ljusemitterande teknologi med stor potential inom display, belysning, kommunikation och andra områden.Perovskite lysdioder har låga produktionskostnader och betydande tekniska fördelar: de har egenskaperna för lätthet, tunnhet och flexibilitet som liknar OLED, och har också liknande färgrenhet och spektral avstämning som III-V halvledarlysdioder.Efter bara några år av utveckling, effektiviteten av perovskitelysdioderär jämförbar med den för mogen ljusemitterande teknik.
Perovskite LED-enhetsstruktur (överst till vänster);
Kemisk formel för bipolär molekylär stabilisator SFB10 (nederst till vänster)
Förhållandet mellan enhetens T50 livslängd och utstrålning (höger graf)
Men i likhet med perovskite-solceller är instabiliteten hos perovskite-lysdioder den största utmaningen för att förverkliga industriella tillämpningar.För närvarande är livslängden för högpresterande perovskite-lysdioder i allmänhet i storleksordningen 10-100 timmar.Livslängden som krävs för att OLED-teknik ska komma in i industrialiseringen är minst 10 000 timmar.Det finns betydande utmaningar i denna riktning eftersom perovskithalvledare kan vara i sig instabila.Det är bra förLED-display.Dess kristallstruktur har betydande joniska egenskaper, och joner rör sig lätt under det applicerade elektriska fältet på LED, vilket gör att materialet bryts ned.
Nyligen har teamet av professor David Di och forskaren Zhao Baodan från State Key Laboratory of Modern Optical Instruments, School of Optoelectronics, Zhejiang University och
International Research Centre of Advanced Photonics, Haining International Campus, har gjort viktiga genombrott i denna riktning.Med hjälp av en bipolär molekylär stabilisator uppnådde de ultralång livslängd i perovskite-lysdioder som uppfyller behoven för praktiska tillämpningar.
"Dessa perovskite-lysdioder drevs av en konstant ström på 5 mA/c㎡ under 5 månader i följd (3600 timmar) utan något ljusstyrkafall", säger David Dee.LED-uppfattning.FörP1,56LED-display.Dessa enheter är mycket stabila och vissa tester som fortfarande pågår verkar vara svåra att slutföra inom ett år eller mer.För att erhålla livstidsdata inom en rimlig experimentperiod måste experiment med LED-accelererad åldrande utföras."
Dessa nära-infraröda perovskite-lysdioder uppvisar ultralång livslängd.Till exempel, med en initial utstrålning på 2,1 W sr-1 m-2 (ström på 3,2 mA/c㎡), är den beräknade livslängden för enhetens T50 (tiden det tar för den initiala utstrålningen att minska till 50%) 32675 timmar ( 3,7 år).Den optiska kraften från denna strålglans är jämförbar med en kommersiell grön OLED som arbetar med en hög ljusstyrka på 1000 cd/m2.Vid en lägre utstrålning på 0,21 W sr-1 m-2 (1/10 av ovanstående ljusstyrka) eller en ström på 0,7 mAc㎡ beräknas T50:s livslängd vara 2,4 miljoner timmar (cirka 270 år).
"Vi tror att det är nödvändigt att utföra en tillförlitlig livstidsanalys av denna nya lysdiod, för vilken vi samlade in 62 livstidsdatapunkter för enheten i experiment med accelererad åldrande, som täcker den bredaste möjliga strömtätheten på 10-200 mA/c㎡."sa Guo Bingbing.Den externa kvanteffektiviteten för elektroluminescens (EQE) och energiomvandlingseffektiviteten (ECE) för enheten nådde 22,8 % respektive 20,7 %, vilket är den högsta effektiviteten för nära-infraröda perovskite-lysdioder.
Författarna fann att dessa självlysande perovskitmaterial har mycket stabila kristallstrukturer."Kristallstrukturen av materialet har inte förändrats efter mer än 322 dagar," sa Zhao Baodan.
Långtidsarbetande och accelererade åldringsexperiment av perovskit-lysdioder (vänster bild);
Extern kvanteffektivitetsdata för kontroll och stabiliserade enheter (höger panel)
"Detta visar att den bipolära molekylära stabilisatorn hjälper perovskiten att behålla sin ursprungliga kristallfas med utmärkta optoelektroniska egenskaper. Kristallstrukturen hos de behandlade kontrollperovskitproverna förändrades avsevärt och försämrades inom två veckor."
Jonmigrering i perovskiter är en av de viktiga faktorerna som leder till instabilitet, och detta problem blir allvarligare under påverkan av applicerad spänning i lysdioder ochMini LED display."Våra experiment och beräkningar visar att bipolära molekyler skapar kemiska bindningar eller interaktioner med joner vid perovskitkornens gränser", säger Guo Bingbing, "vilket kan vara anledningen till att jonmigrering blir svår i våra perovskiter. "De elektriska och optiska experimenten vi genomförde. ut med våra samarbetspartners har visat undertryckandet av jonrörelsefenomenet," tillade Zhao Baodan.
Resultaten för enhetens livslängd visar att perovskitmaterial inte har några "genetiska defekter" när det gäller stabilitet."Nya halvledare, som metallhalogenidperovskiter, anses allmänt vara i sig instabila, speciellt vid relativt höga elektriska fält, som i LED-applikationer", säger David Dee."Våra resultat visar att det inte är 'omöjligt uppdrag' att uppnå stabila perovskite-enheter".
Den ultralånga enhetens livslängd förväntas öka förtroendet för perovskite LED-området, eftersom den har uppfyllt det grundläggande kravet på stabilitet för kommersiella OLED.Dessa nära-infraröda lysdioder kan användas i applikationer som nära-infraröda skärmar, kommunikation och biologi.Även om enheter för synligt ljus perovskite med liknande lång livslängd återstår att utveckla, banar förverkligandet av ultrastabila perovskite-LED:er väg för perovskite-luminescensteknologi att komma in i industriella tillämpningar.
搜索
复制
Observation av jonmigreringseffekt av perovskit under elektriskt fält genom mikrofluorescensavbildningsexperiment
Posttid: 2022-august