Enkel fremstilling af fuldfarve perovskite LED'er

Et næste generations optisk materiale baseret på perovskit-nanopartikler kan opnå levende farver selv på meget store skærme. På grund af deres høje farverenhed og lave omkostninger, det har også fået mange interesser i industrien. En nylig undersøgelse, der omfatter forskere med UNIST, har introduceret en simpel teknik til at udtrække de tre primære farver (rød, blå, grøn) fra dette materiale.

Dette gennembrud blev ledet af professor Jin Young Kim fra School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST. I undersøgelsen, forskerholdet introducerede en simpel teknik, der frit kontrollerer lysudsendende spektre ved at justere anionhalogeniderne i perovskitmaterialer. Nøglen er at justere anionhalogeniderne ved at opløse dem i opløsningsmidler for at opnå rød, blåt og grønt lys. Anvendelse af denne teknik på LED'er kan resultere i krystalklar billedkvalitet.

Perovskite er et halvledermateriale med en speciel struktur indeholdende metal- og halogenelementer. Det betragtes som en næste generations solcellekandidat, fordi det har høj fotoelektrisk effektivitet til at konvertere sollys til elektricitet. Dette materiale tiltrækker sig også opmærksomhed som en lysemitterende enhed på grund af dets høje lyseffektivitet. Perovskit-nanopartikler udsender forskellige farver afhængigt af det indre halogenelement. Den udsender rød, når den er rig på jod, grøn, når den er rig på brom, og blå, når den er rig på klor.

Imidlertid, perovskit er meget følsom, gør det vanskeligt at ændre elementer stabilt. Nu, Professor Kim har udviklet en simpel teknik til at erstatte visse elementer via en løsningsproces. Metoden involverer at inducere elementsubstitution ved hjælp af upolære opløsningsmidler og kemiske tilsætningsstoffer. "I undersøgelsen, vi tilføjede et ikke-polært opløsningsmiddel indeholdende jod (I), brom (Br) og klor (Cl) til en opløsning af perovskit-nanopartikler, " siger Yung Jin Yoon i det kombinerede M.S./Ph.D-program for energiteknik, undersøgelsens første forfatter. "Når reaktionen finder sted, grundstofferne blandet i det upolære opløsningsmiddel skifter plads med elementer i original perovskit, som forårsager ændringer i luminescens.

Det tilsatte kemiske additiv tjener til at adskille halogenelementet, der er til stede i det upolære opløsningsmiddel. Som resultat, mængden af ​​halogenelement i opløsningen stiger, og over tid, det er erstattet med et halogenelement i den konventionelle perovskit. Emissionsfarven bestemmes af antallet af grundstoffer i perovskitten. Forskerne lavede også LED'er med røde, blå og grønne farver ved hjælp af perovskit nanopartikler fremstillet med denne teknologi.

Kim Ki-Hwan, forskningsprofessor ved Institut for Energi og Kemiteknik, sagde, "Det er stabilt i forhold til den eksisterende teknologi at ændre grundstoffet i den faste perovskit. Det kan anvendes forskelligt for at ændre grundstofsammensætningen i perovskitmaterialet."

"Med vores enkle metode, vi opnåede luminescens, der dækkede hele det synlige spektrum fra 400 til 700 nm, " siger professor Kim. "Yderligere, mættede og levende RGB LED-enheder blev fremstillet med succes ved hjælp af de anion-udvekslede nanokrystaller."