Đi-ốt phát sáng perovskite (đèn LED perovskite) là một thế hệ công nghệ phát sáng mới có tiềm năng lớn trong lĩnh vực hiển thị, chiếu sáng, truyền thông và các lĩnh vực khác.Đèn LED perovskite có chi phí sản xuất thấp và lợi thế kỹ thuật đáng kể: chúng có các đặc tính nhẹ, mỏng và linh hoạt tương tự như OLED, đồng thời cũng có độ tinh khiết màu và khả năng điều chỉnh quang phổ tương tự như đèn LED bán dẫn III-V.Chỉ sau vài năm phát triển, hiệu quả của perovskiteđèn LEDcó thể so sánh với các công nghệ phát sáng trưởng thành.
Cấu trúc thiết bị Perovskite LED (trên cùng bên trái);
Công thức hóa học của chất ổn định phân tử lưỡng cực SFB10 (phía dưới bên trái)
Mối quan hệ giữa tuổi thọ và độ tỏa sáng của thiết bị T50 (biểu đồ bên phải)
Tuy nhiên, tương tự như pin mặt trời perovskite, tính không ổn định của đèn LED perovskite là thách thức lớn nhất để hiện thực hóa các ứng dụng công nghiệp.Hiện tại, tuổi thọ của đèn LED perovskite hiệu suất cao thường vào khoảng 10-100 giờ.Tuổi thọ cần thiết để công nghệ OLED đi vào công nghiệp hóa ít nhất là 10.000 giờ.Có những thách thức đáng kể theo hướng này vì chất bán dẫn perovskite có thể không ổn định về bản chất.Nó tốt chomàn hình LED.Cấu trúc tinh thể của nó có các đặc tính ion đáng kể và các ion dễ dàng di chuyển dưới điện trường ứng dụng của đèn LED, khiến vật liệu này bị phân hủy.
Gần đây, nhóm của Giáo sư David Di và nhà nghiên cứu Zhao Baodan từ Phòng thí nghiệm trọng điểm nhà nước về dụng cụ quang học hiện đại, Trường Quang điện tử, Đại học Chiết Giang và
Trung tâm Nghiên cứu Quốc tế về Quang tử Tiên tiến, Cơ sở Quốc tế Haining, đã có những bước đột phá quan trọng theo hướng này.Bằng cách sử dụng chất ổn định phân tử lưỡng cực, họ đã đạt được tuổi thọ hoạt động cực dài trong đèn LED perovskite đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng thực tế.
David Dee cho biết: "Những đèn LED perovskite này được điều khiển bởi dòng điện không đổi 5 mA/c㎡ trong 5 tháng liên tục (3600 giờ) mà không bị giảm độ sáng".Nhận thức về đèn LED.VìP1.56màn hình LED.Các thiết bị này rất ổn định và một số thử nghiệm vẫn đang được tiến hành dường như khó hoàn thành trong vòng một năm trở lên.Để có được dữ liệu trọn đời trong một khoảng thời gian thử nghiệm hợp lý, cần phải thực hiện các thí nghiệm lão hóa tăng tốc bằng đèn LED.”
Các đèn LED perovskite cận hồng ngoại này có tuổi thọ hoạt động cực dài.Ví dụ: với cường độ bức xạ ban đầu là 2,1 W sr-1 m-2 (dòng điện 3,2 mA/c㎡), tuổi thọ ước tính của thiết bị T50 (thời gian cần thiết để cường độ bức xạ ban đầu giảm xuống 50%) là 32675 giờ ( 3,7 năm).Công suất quang do bức xạ này cung cấp có thể so sánh với màn hình OLED màu xanh lá cây thương mại hoạt động ở độ sáng cao 1000 cd/m2.Ở độ chói thấp hơn 0,21 W sr-1 m-2 (1/10 độ sáng trên) hoặc cường độ dòng điện 0,7 mAc㎡, tuổi thọ của T50 ước tính là 2,4 triệu giờ (khoảng 270 năm).
"Chúng tôi tin rằng cần phải thực hiện phân tích tuổi thọ đáng tin cậy của đèn LED mới này. Nhờ đó, chúng tôi đã thu thập 62 điểm dữ liệu về tuổi thọ của thiết bị trong các thử nghiệm lão hóa nhanh, bao gồm mật độ dòng điện rộng nhất có thể trong phạm vi 10-200 mA/c㎡."Quách Băng Băng nói.Hiệu suất lượng tử bên ngoài điện phát quang (EQE) và hiệu suất chuyển đổi năng lượng (ECE) của thiết bị lần lượt đạt 22,8% và 20,7%, đây là hiệu suất cao nhất của đèn LED perovskite cận hồng ngoại.
Các tác giả nhận thấy rằng các vật liệu phát quang perovskite này có cấu trúc tinh thể rất ổn định.Zhao Baodan cho biết: “Cấu trúc tinh thể của vật liệu không thay đổi sau hơn 322 ngày.
Các thí nghiệm lão hóa nhanh và làm việc trong thời gian dài của đèn LED perovskite (hình bên trái);
Dữ liệu hiệu suất lượng tử bên ngoài của các thiết bị điều khiển và ổn định (bảng bên phải)
"Điều này cho thấy chất ổn định phân tử lưỡng cực giúp perovskite duy trì pha tinh thể ban đầu với các đặc tính quang điện tử tuyệt vời. Cấu trúc tinh thể của các mẫu perovskite đối chứng được xử lý đã thay đổi đáng kể và xuống cấp trong vòng hai tuần."
Sự di chuyển ion trong perovskites là một trong những yếu tố quan trọng dẫn đến sự mất ổn định và vấn đề này trở nên nghiêm trọng hơn dưới tác động của điện áp đặt trong đèn LED vàMàn hình LED nhỏ.Guo Bingbing cho biết: "Các thí nghiệm và tính toán của chúng tôi cho thấy rằng các phân tử lưỡng cực tạo ra các liên kết hóa học hoặc tương tác với các ion ở ranh giới hạt perovskite. Đó có thể là lý do khiến việc di chuyển ion trở nên khó khăn trong perovskite của chúng tôi." Zhao Baodan nói thêm.
Kết quả tuổi thọ của thiết bị cho thấy vật liệu perovskite không có "khiếm khuyết di truyền" về độ ổn định.David Dee cho biết: “Các chất bán dẫn mới, chẳng hạn như perovskite halogen kim loại, được coi là không ổn định về bản chất, đặc biệt là ở điện trường tương đối cao, chẳng hạn như trong các ứng dụng LED."Kết quả của chúng tôi cho thấy việc đạt được các thiết bị perovskite ổn định không phải là 'nhiệm vụ bất khả thi'".
Tuổi thọ cực dài của thiết bị dự kiến sẽ tăng cường niềm tin vào lĩnh vực đèn LED perovskite, vì nó đã đáp ứng yêu cầu cơ bản về độ ổn định đối với OLED thương mại.Những đèn LED cận hồng ngoại này có thể được sử dụng trong các ứng dụng như màn hình cận hồng ngoại, thông tin liên lạc và sinh học.Mặc dù các thiết bị perovskite ánh sáng nhìn thấy có tuổi thọ dài tương tự vẫn đang được phát triển, nhưng việc hiện thực hóa đèn LED perovskite siêu ổn định sẽ mở đường cho công nghệ phát quang perovskite đi vào các ứng dụng công nghiệp.
搜索
复制
Quan sát hiệu ứng di chuyển ion của perovskite dưới điện trường bằng thí nghiệm chụp ảnh vi huỳnh quang
Thời gian đăng: 24-Aug-2022