Перовскітовий світлодіод (perovskite LED) — це нове покоління світловипромінювальної технології з великим потенціалом у відображеннях, освітленні, комунікації та інших сферах.Перовскітні світлодіоди мають низькі витрати на виробництво та значні технічні переваги: вони мають характеристики легкості, тонкості та гнучкості, подібні до OLED, а також мають подібну чистоту кольору та спектральну настроюваність до напівпровідникових світлодіодів III-V.Лише через кілька років розробки ефективність перовскітусвітлодіодиможна порівняти з розвиненими технологіями випромінювання світла.
Структура перовскітового світлодіодного пристрою (ліворуч угорі);
Хімічна формула біполярного молекулярного стабілізатора SFB10 (внизу зліва)
Зв’язок між терміном служби пристрою T50 і яскравістю (правий графік)
Однак, як і в перовскітних сонячних елементах, нестабільність перовскітних світлодіодів є найбільшою проблемою для реалізації промислових застосувань.В даний час термін служби високоефективних перовскітних світлодіодів зазвичай становить близько 10-100 годин.Тривалість життя, необхідна для індустріалізації OLED-технології, становить щонайменше 10 000 годин.У цьому напрямку існують значні проблеми, оскільки перовскітні напівпровідники можуть бути внутрішньо нестабільними.Це добре дляСвітлодіодний дисплей.Його кристалічна структура має значні іонні властивості, і іони легко рухаються під прикладеним електричним полем світлодіода, спричиняючи руйнування матеріалу.
Нещодавно команда професора Девіда Ді та дослідника Чжао Баоданя з Державної ключової лабораторії сучасних оптичних інструментів Школи оптоелектроніки Чжецзянського університету та
Міжнародний науково-дослідний центр передової фотоніки, Haining International Campus, зробив важливі прориви в цьому напрямку.Використовуючи біполярний молекулярний стабілізатор, вони досягли надтривалого терміну служби перовскітних світлодіодів, що відповідає потребам практичного застосування.
«Ці перовскітові світлодіоди приводилися в дію постійним струмом 5 мА/c㎡ протягом 5 місяців поспіль (3600 годин) без падіння яскравості», — сказав Девід Ді.Світлодіодне сприйняття.дляP1.56Світлодіодний дисплей.Ці пристрої дуже стабільні, і деякі тести, які ще тривають, здається, важко виконати протягом року чи більше.Щоб отримати дані про тривалість життя протягом прийнятного експериментального періоду, необхідно провести експерименти зі прискореним старінням світлодіодів».
Ці перовскітові світлодіоди ближнього інфрачервоного діапазону мають надтривалий термін служби.Наприклад, при початковій потужності випромінювання 2,1 Вт зр-1 м-2 (струм 3,2 мА/c㎡) розрахунковий термін служби пристрою T50 (час, необхідний для зменшення початкової яскравості до 50%) становить 32675 годин ( 3,7 року).Оптична потужність, яку забезпечує це сяйво, порівнянна з комерційним зеленим OLED, що працює з високою яскравістю 1000 кд/м2.При меншому випромінюванні 0,21 Вт ср-1 м-2 (1/10 яскравості вище) або струмі 0,7 мАк㎡, термін служби T50 оцінюється в 2,4 мільйона годин (приблизно 270 років).
«Ми вважаємо, що необхідно провести надійний аналіз тривалості життя цього нового світлодіода, для чого ми зібрали 62 точки даних про тривалість життя пристрою в експериментах із прискореним старінням, охоплюючи максимально широкий діапазон щільності струму 10-200 мА/c㎡».Го Бінбін сказав.Зовнішня квантова ефективність електролюмінесценції (EQE) і ефективність перетворення енергії (ECE) пристрою досягли 22,8% і 20,7% відповідно, що є найвищою ефективністю перовскітових світлодіодів ближнього інфрачервоного діапазону.
Автори виявили, що ці перовскітні люмінесцентні матеріали мають дуже стабільні кристалічні структури."Кристалічна структура матеріалу не змінилася після більш ніж 322 днів", - сказав Чжао Баодан.
Експерименти тривалої роботи та прискореного старіння перовскітних світлодіодів (зображення зліва);
Дані зовнішньої квантової ефективності контрольних і стабілізованих пристроїв (права панель)
«Це показує, що біполярний молекулярний стабілізатор допомагає перовскіту зберігати свою початкову кристалічну фазу з чудовими оптоелектронними властивостями. Кристалічна структура оброблених контрольних зразків перовскіту значно змінилася та деградувала протягом двох тижнів».
Міграція іонів у перовскітах є одним із важливих факторів, що призводять до нестабільності, і ця проблема стає більш серйозною під впливом прикладеної напруги в світлодіодах іМіні світлодіодний дисплей.«Наші експерименти та розрахунки показують, що біполярні молекули створюють хімічні зв’язки або взаємодіють з іонами на границях зерен перовскіту, — сказав Го Бінбінг, — що може бути причиною того, чому міграція іонів у наших перовскітах ускладнюється». «Електричні та оптичні експерименти, які ми проводили разом з нашими співробітниками показали придушення явища руху іонів», – додав Чжао Баодан.
Результати терміну експлуатації пристрою показують, що перовскітні матеріали не мають «генетичних дефектів» з точки зору стабільності.«Нові напівпровідники, такі як металогалогенні перовскіти, широко вважаються внутрішньо нестабільними, особливо при відносно сильних електричних полях, наприклад, у світлодіодних додатках», — сказав Девід Ді.«Наші результати показують, що створення стабільних перовскітних пристроїв не є «місією нездійсненною».
Очікується, що надтривалий термін служби пристрою підвищить довіру до перовскітного світлодіодного поля, оскільки воно відповідає основній вимозі стабільності для комерційних OLED.Ці світлодіоди ближнього інфрачервоного діапазону можна використовувати в таких додатках, як дисплеї ближнього інфрачервоного діапазону, зв’язок і біологія.Хоча перовскітові пристрої видимого світла з таким же тривалим терміном служби ще належить розробити, реалізація надстабільних перовскітних світлодіодів прокладає шлях для технології перовскітної люмінесценції у промислове застосування.
搜索
复制
Спостереження ефекту міграції іонів перовскіту в електричному полі за допомогою мікрофлуоресцентного експерименту
Час публікації: 24 серпня 2022 р