Perovskite light-emitting diode (perovskite LED) เป็นเทคโนโลยีเปล่งแสงรุ่นใหม่ที่มีศักยภาพสูงในด้านการแสดงผล การให้แสง การสื่อสาร และด้านอื่นๆLED Perovskite มีต้นทุนการผลิตต่ำและมีข้อได้เปรียบทางเทคนิคที่สำคัญ: มีลักษณะที่เบา บาง และยืดหยุ่นคล้ายกับ OLED และยังมีความบริสุทธิ์ของสีและการปรับสเปกตรัมที่ใกล้เคียงกับ LED ของสารกึ่งตัวนำ III-Vหลังจากผ่านไปเพียงไม่กี่ปี ประสิทธิภาพของ perovskiteไฟ LEDเปรียบได้กับเทคโนโลยีเปล่งแสงที่พัฒนาแล้ว
โครงสร้างอุปกรณ์ Perovskite LED (บนซ้าย);
สูตรทางเคมีของสารทำให้คงตัวโมเลกุลสองขั้ว SFB10 (ล่างซ้าย)
ความสัมพันธ์ระหว่างอายุการใช้งานของอุปกรณ์ T50 และความกระจ่างใส (กราฟด้านขวา)
อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับเซลล์แสงอาทิตย์แบบเพอรอฟสไกต์ ความไม่เสถียรของ LED แบบเพอรอฟสไกต์เป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสำหรับการใช้งานในภาคอุตสาหกรรมในปัจจุบัน อายุการใช้งานของ LED perovskite ประสิทธิภาพสูงโดยทั่วไปอยู่ที่ 10-100 ชั่วโมงอายุการใช้งานที่จำเป็นสำหรับเทคโนโลยี OLED ในการเข้าสู่อุตสาหกรรมคืออย่างน้อย 10,000 ชั่วโมงมีความท้าทายที่สำคัญในทิศทางนี้เนื่องจากสารกึ่งตัวนำ perovskite อาจไม่เสถียรอย่างแท้จริงมันเป็นสิ่งที่ดีสำหรับจอแสดงผลแอลอีดี.โครงสร้างผลึกมีคุณสมบัติเป็นไอออนิกที่สำคัญ และไอออนเคลื่อนที่ได้ง่ายภายใต้สนามไฟฟ้าที่ใช้ของ LED ทำให้วัสดุเสื่อมสภาพ
เมื่อเร็ว ๆ นี้ ทีมงานของศาสตราจารย์ David Di และนักวิจัย Zhao Baodan จาก State Key Laboratory of Modern Optical Instruments, School of Optoelectronics, Zhejiang University และ
ศูนย์วิจัยนานาชาติด้านโฟโตนิกส์ขั้นสูง วิทยาเขตนานาชาติไห่หนิง ได้สร้างความก้าวหน้าครั้งสำคัญในทิศทางนี้ด้วยการใช้ตัวปรับความคงตัวของโมเลกุลแบบสองขั้ว ทำให้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นพิเศษใน LED แบบเพอรอฟสไกต์ที่ตอบสนองความต้องการในการใช้งานจริง
David Dee กล่าวว่า "LED perovskite เหล่านี้ขับเคลื่อนด้วยกระแสไฟคงที่ 5 mA/c㎡ เป็นเวลา 5 เดือนติดต่อกัน (3,600 ชั่วโมง) โดยความสว่างไม่ลดลง" David Dee กล่าวการรับรู้ LEDสำหรับP1.56จอแสดงผลแอลอีดีอุปกรณ์เหล่านี้มีความเสถียรสูง และการทดสอบบางอย่างที่ยังอยู่ในระหว่างดำเนินการดูเหมือนจะทำได้ยากภายในหนึ่งปีหรือมากกว่านั้นเพื่อให้ได้ข้อมูลตลอดอายุการใช้งานภายในระยะเวลาทดลองที่สมเหตุสมผล จำเป็นต้องมีการทดลองเร่งอายุของ LED”
LED perovskite อินฟราเรดใกล้เหล่านี้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นพิเศษตัวอย่างเช่น ด้วยค่าการแผ่รังสีเริ่มต้นที่ 2.1 W sr-1 m-2 (กระแสไฟฟ้า 3.2 mA/c㎡) อายุการใช้งานโดยประมาณของอุปกรณ์ T50 (เวลาที่การแผ่รังสีเริ่มต้นลดลงถึง 50%) คือ 32675 ชั่วโมง ( 3.7 ปี).พลังงานออปติคัลที่ได้รับจากความกระจ่างใสนี้เปรียบได้กับ OLED สีเขียวเชิงพาณิชย์ที่ทำงานที่ความสว่างสูง 1,000 cd/m2ที่ความสว่างต่ำกว่า 0.21 W sr-1 m-2 (1/10 ของความสว่างข้างต้น) หรือกระแสไฟฟ้า 0.7 mAc㎡ อายุการใช้งานของ T50 อยู่ที่ประมาณ 2.4 ล้านชั่วโมง (ประมาณ 270 ปี)
"เราเชื่อว่าจำเป็นต้องทำการวิเคราะห์อายุการใช้งานที่เชื่อถือได้ของ LED ใหม่นี้ ซึ่งเราได้รวบรวมจุดข้อมูลอายุการใช้งานอุปกรณ์ 62 จุดในการทดลองเร่งอายุ ซึ่งครอบคลุมความหนาแน่นกระแสที่กว้างที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในช่วง 10-200 mA/c㎡"Guo Bingbing กล่าวประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกของอิเล็กโทรลูมิเนสเซนซ์ (EQE) และประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน (ECE) ของอุปกรณ์สูงถึง 22.8% และ 20.7% ตามลำดับ ซึ่งเป็นประสิทธิภาพสูงสุดของ LED เพอรอฟสไคต์อินฟราเรดใกล้อินฟราเรด
ผู้เขียนพบว่าวัสดุเรืองแสงเพอรอฟสไกต์เหล่านี้มีโครงสร้างผลึกที่เสถียรมาก"โครงสร้างผลึกของวัสดุไม่เปลี่ยนแปลงหลังจากผ่านไปนานกว่า 322 วัน" Zhao Baodan กล่าว
การทำงานเป็นเวลานานและการทดลองเร่งอายุของ LED perovskite (ภาพซ้าย);
ข้อมูลประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกของอุปกรณ์ควบคุมและเสถียร (แผงด้านขวา)
"สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าตัวปรับความคงตัวของโมเลกุลสองขั้วช่วยให้เพอรอฟสไกต์รักษาเฟสคริสตัลเดิมด้วยคุณสมบัติออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่ยอดเยี่ยม โครงสร้างผลึกของตัวอย่างเพอรอฟสไกต์ที่ผ่านการบำบัดมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญและเสื่อมโทรมภายในสองสัปดาห์"
การย้ายถิ่นของไอออนในเพอรอฟสคีตเป็นปัจจัยสำคัญประการหนึ่งที่นำไปสู่ความไม่เสถียร และปัญหานี้จะรุนแรงมากขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ใน LED และจอแสดงผล LED ขนาดเล็ก."การทดลองและการคำนวณของเราแสดงให้เห็นว่าโมเลกุลสองขั้วสร้างพันธะเคมีหรืออันตรกิริยากับไอออนที่ขอบเกรนของเพอร์รอฟสไกต์" Guo Bingbing กล่าว "ซึ่งอาจเป็นสาเหตุว่าทำไมการอพยพของไอออนจึงกลายเป็นเรื่องยากในเพอร์รอฟสไกต์ของเรา" การทดลองทางไฟฟ้าและแสงที่เราดำเนินการ กับผู้ร่วมงานของเราได้แสดงให้เห็นถึงการยับยั้งปรากฏการณ์การเคลื่อนที่ของไอออน" Zhao Baodan กล่าวเสริม
อายุการใช้งานของอุปกรณ์แสดงให้เห็นว่าวัสดุเพอร์รอฟสไกต์ไม่มี "ข้อบกพร่องทางพันธุกรรม" ในแง่ของความเสถียรDavid Dee กล่าวว่า "เซมิคอนดักเตอร์ชนิดใหม่ เช่น เพอรอฟสเกตของเมทัลฮาไลด์ ได้รับการพิจารณาอย่างกว้างขวางว่าไม่มีความเสถียรอย่างแท้จริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสนามไฟฟ้าที่ค่อนข้างสูง เช่น ในการใช้งาน LED" เดวิด ดี กล่าว"ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นว่าการได้รับอุปกรณ์ perovskite ที่เสถียรนั้นไม่ใช่ 'ภารกิจที่เป็นไปไม่ได้'"
อายุการใช้งานของอุปกรณ์ที่ยาวนานเป็นพิเศษนั้นคาดว่าจะเพิ่มความมั่นใจให้กับช่อง LED แบบ perovskite เนื่องจากได้ตอบสนองความต้องการขั้นพื้นฐานด้านความเสถียรสำหรับ OLED เชิงพาณิชย์LEDs อินฟราเรดใกล้เหล่านี้สามารถใช้ในแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น จอแสดงผลอินฟราเรดใกล้ การสื่อสาร และชีววิทยาแม้ว่าอุปกรณ์เพอร์รอฟสไกต์แบบแสงที่มองเห็นได้ซึ่งมีอายุการใช้งานยาวนานใกล้เคียงกันจะยังคงได้รับการพัฒนา แต่การทำให้ LED ของเพอร์รอฟสไกต์มีความเสถียรเป็นพิเศษช่วยปูทางให้เทคโนโลยีเรืองแสงเพอร์รอฟสไกต์เข้าสู่การใช้งานในอุตสาหกรรมได้
搜索
复制
การสังเกตผลการเคลื่อนที่ของไอออนของเพอรอฟสไคต์ภายใต้สนามไฟฟ้าโดยการทดลองถ่ายภาพไมโครฟลูออเรสเซนต์
เวลาโพสต์: 24 ส.ค.-2565