25. listopadu tým profesora Wei Zhanhua z Institutu luminiscenčních materiálů a informačního displeje Univerzity Huaqiao a School of Materials Science and Engineering a tým profesora Edwarda H. Sargenta z katedry elektronického a počítačového inženýrství na univerzitě z Toronta společně publikovali online publikaci ve špičkovém mezinárodním akademickém časopise Nature Research Paper Distribution control umožňuje efektivní zmenšené rozměry perovskitových LED. Tato práce dosáhla významného zlepšení výkonu a životnosti perovskitových LED zařízení prostřednictvím pasivace defektů a řízení rozměrů světelného středu a očekává se, že bude v budoucnu aplikována na nová zobrazovací a osvětlovací pole.
Nature je jedním z nejvlivnějších akademických časopisů na světě, který se věnuje zpravodajství a komentování nejdůležitějších průlomů v globálním vědeckém výzkumu. Za zmínku stojí, že v roce 2018 vydala univerzita Huaqiao poprvé původní vydání Nature jako komunikační jednotku. O tři roky později univerzita Huaqiao opět zveřejnila oficiální dokumenty Nature' jako komunikační jednotku, což znamená, že úroveň vědeckého výzkumu školy' se výrazně zlepšila a vstoupila do rychlého pruhu. zdravého vývoje.
Halogenidové perovskity mají vynikající optoelektronické vlastnosti, jako je vysoký koeficient molární extinkce, dlouhá vzdálenost migrace nosiče, nastavitelná mezera v pásmu a vysoká tolerance defektů. Mají široké uplatnění v solárních článcích a světelných diodách. Na základě rozdílu v mikroskopické krystalové struktuře lze halogenidové perovskity rozdělit na nulové, nízkorozměrné a trojrozměrné. Mezi nimi má nízkorozměrný perovskitový materiál efekt kvantového omezení, má velkou energii vázání excitonu, není snadné vytvořit neradiační rekombinaci a má vysokou světelnou účinnost.
Abychom však mohli vyvinout vysoce účinné a stabilní nízkorozměrné metalhalogenidové perovskitové materiály pro zařízení vyzařující světlo, stále existují dva hlavní problémy: zaprvé, existence defektních stavů způsobí tvorbu neradiačních rekombinačních center, k migraci iontů. To přispívá ke světelné účinnosti a stabilitě zařízení; druhým je vytvoření vícefázových hybridních kvantových vrtů, které způsobí přenos energie z kvantové studny se širokým pásmem do kvantové studny s úzkým pásmem pod světlem a elektrickou excitací, což vede k rozptylu, který neprospívá emisi světla. zařízení Účinnost, čistota barev.
Obrázek 1 Schematický diagram procesu tvorby filmu tří druhů perovskitových luminiscenčních tenkých filmů, kde PEA představuje fenethylamoniovou sůl, TPPO představuje trifenylfosfinoxid a TFPPO představuje tris(4-fluorfenyl)fosfinoxid.
Aby se zlepšil výkon nízkorozměrných perovskitových LED zařízení, tým Edwarda H. Sargenta z University of Toronto a tým Wei Zhanhua z Huaqiao University společně navrhli strategii řízení šířky vrtu pro pasivaci povrchu nízkorozměrného halogenidového perovskitu. Jak je znázorněno na obrázku 1, během krystalizačního procesu zahájeného antirozpouštědlem ionty [PbBr6]4-, MA{{7}} a Cs{8}} nejprve tvoří vločky prekurzoru perovskitu a poté PEA{{9} } organické kationty interagují s prekurzorovými vločkami a vytvářejí nízkorozměrný perovskitový luminiscenční film. V referenční skupině vedla porucha a rychlá difúze PEA{{11}} organických kationtů ke vzniku defektních center a náhodně-rozměrných struktur kvantových jamek. V experimentální skupině může vazba P=O v molekulách TPPO a TFPPO interagovat s vločkami prekurzoru perovskitu P=O:Pb2{{14}}, což účinně reguluje proces krystalizace a snižuje tvorbu center defektů. Kromě toho mohou bohaté skupiny F v TFPPO interagovat s organickými kationty PEA+, aby zpomalily uvolňování surovin a zpomalily růst krystalů a nakonec vytvořily vysoce kvalitní perovskitový luminiscenční film s jednotnými rozměry.
Obrázek 2 (a) Schematický diagram struktury perovskitového LED zařízení, diagram transmisního elektronového mikroskopu v řezu a schematický diagram struktury energetické hladiny; (b) křivka proud-napětí, křivka jas-napětí a externí kvantová účinnost odpovídající třem perovskitovým LED zařízením - křivka jasu; (c) Statistické rozložení externí kvantové účinnosti tří perovskitových LED zařízení; (d) křivky proud-napětí tří perovskitových jednoelektronových a jednootvorových zařízení; (e) Na základě zpracování TFPPO Křivka provozní životnosti perovskitových LED zařízení.
Jak je znázorněno na obrázku 2, tento film má jednotnou a hustou povrchovou morfologii s emisní vlnovou délkou 517 nm, poloviční šířkou pouze 20 nm a účinností fotoluminiscence blízkou 100 %. Připravené zelené LED zařízení má externí kvantovou účinnost 25,6 % a provozní životnost 2 hodiny při jasu 7 200 cd m-2, což daleko převyšuje obdobná aktuálně uváděná zařízení.
Profesor Wei Zhanhua řekl, že v posledních několika letech se výkon zařízení a provozní životnost perovskitových LED výrazně zlepšily, ale stále je před námi dlouhá cesta. V budoucnu bude zapotřebí více vědců, aby spolupracovali na zlepšení výstupního výkonu v ustáleném stavu, vysoce účinné opakovatelnosti zařízení a vícebarevného spektrálního výstupního výkonu zařízení.
V článku byl prvním autorem Dr. Ma Dongxin, postdoktorand na University of Toronto. Prováděla roční hostující výzkum na univerzitě Huaqiao; Dr. Kebin Lin z Huaqiao University byl druhým autorem a také významně přispěl k práci. Profesor Edward H. Sargent a profesor Wei Zhanhua jsou korespondujícími autory. Tato výzkumná práce byla silně podporována National Natural Science Foundation of China, Natural Science Foundation of Fujian Province a Scientific Research Fund of Huaqiao University. (
