Naukowcy opracowują nową strategię mającą na celu zwiększenie wydajności niebieskich perowskitowych diod LED

Stworzony przez zespół badawczy profesora Cui Linsong z Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii (USTC), we współpracy z zespołem profesora Samuela D. Stranks z Uniwersytetu w Cambridge opublikował nową strategię mającą na celu zwiększenie wydajności niebieskich diod elektroluminescencyjnych (LED) opartych na materiałach perowskitowych. To była ich praca opublikowany W Fotonika przyrody.

Perowskitowe diody LED okazały się obiecującą technologią nowej generacji do oświetlenia i wyświetlaczy ze względu na ich doskonałe właściwości świetlne i opłacalność. Chociaż poczyniono znaczne postępy w dziedzinie perowskitowych diod LED o barwie zielonej, czerwonej i bliskiej podczerwieni, rozwój niebieskich perowskitowych diod LED jest opóźniony, co stanowi główne wąskie gardło w tej dziedzinie.

Aby sprostać temu wyzwaniu, zespół badawczy zaprojektował wielofunkcyjny dodatek jonowy, chlorek di(trifenylofosfino)iminowy (PPNCl), o wielokrotnych konformacjach rezonansu naładowanego i dynamicznym stanie elektronowym. Związek ten umożliwia precyzyjną kontrolę składu i rozkładu faz perowskitu, skutecznie tłumiąc niepromieniste kanały rekombinacji i migrację jonów, dzięki czemu znacznie poprawia wydajność i stabilność niebieskich diod perowskitowych.

PPNCl oddziałuje ze składnikami perowskitu poprzez wiązania wodorowe, wpływając na proces krystalizacji i sprzyjając przejściu do faz o wyższych wymiarach, jednocześnie zwiększając wydajność luminescencji.

Badania spektroskopii absorpcji przejściowej (TA) wykazały również, że PNCl przyspiesza transfery energii z faz niskowymiarowych do faz wielowymiarowych, zapobiegając niepełnemu transferowi energii i utracie energii w wyniku rekombinacji niepromienistej w fazach niskowymiarowych.

Ponadto cząsteczki PNCl koordynują się ze składnikami perowskitu i wykazują oddziaływania elektrostatyczne, skutecznie pasywując defekty w warstwach perowskitu i hamując migrację jonów halogenkowych, co skutkuje znacznym zwiększeniem wydajności luminescencji i stabilności widmowej warstw perowskitu.

Dzięki skutecznej kontroli PNCl nad rozkładem faz perowskitu, stanami defektów i migracją jonów, uzyskano wysoce wydajne i stabilne niebieskie diody perowskitowe. Urządzenia te charakteryzują się szczytową zewnętrzną wydajnością kwantową (EQE) wynoszącą 21,4% (emisja szczytowa przy 483 nm), co stanowi najwyższą wydajność osiągniętą dotychczas w przypadku niebieskich perowskitowych diod LED. Dodatkowo stabilność sprzętu została poprawiona prawie 30-krotnie.

Ten innowacyjny przełom toruje drogę do dalszego postępu w wydajności niebieskich perowskitowych diod LED, sygnalizując znaczny postęp w technologii perowskitowych diod LED.