Forskere udvikler en ny strategi for at forbedre den blå perovskite LED-ydeevne

Prof. Cui Linsongs forskerhold fra University of Science and Technology of China (USTC), i samarbejde med prof. Samuel D. Stranks' team fra University of Cambridge, udtænkte en ny strategi for at forbedre ydeevnen af ​​blå lysdioder ( LED'er) baseret på perovskitmaterialer. Deres arbejde er blevet udgivet i Nature Photonics .

Perovskite LED'er er dukket op som en lovende næste generations teknologi til belysning og skærme på grund af deres overlegne selvlysende egenskaber og omkostningseffektivitet. Mens der er gjort betydelige fremskridt inden for grønne, røde og nær-infrarøde perovskit-LED'er, er udviklingen af ​​blå perovskit-LED'er haltet bagud, hvilket udgør en stor flaskehals i feltet.

For at løse denne udfordring har forskerholdet designet et multifunktionelt ionisk additiv, Bis(triphenylphosphin)iminiumchlorid (PPNCl), med flere ladede resonansformer og en dynamisk elektronisk tilstand. Denne forbindelse muliggør præcis kontrol over sammensætningen og fordelingen af ​​perovskitfaser, effektivt undertrykker ikke-strålende rekombinationskanaler og ionmigrering og forbedrer derved effektiviteten og stabiliteten af ​​blå perovskit LED'er.

PPNCl interagerer med komponenterne i perovskitten via hydrogenbinding, hvilket påvirker krystallisationsprocessen og fremmer overgangen til højdimensionelle faser med forbedret luminescenseffektivitet.

Transient absorption (TA) spektroskopiundersøgelser afslørede yderligere, at PPNCl accelererer energioverførselsprocesser fra lavdimensionelle til højdimensionelle faser, og undertrykker ufuldstændig energioverførsel og energitab på grund af ikke-strålende rekombination i lavdimensionelle faser.

Ydermere koordinerer PPNCl-molekyler med perovskit-komponenter og udviser elektrostatiske interaktioner, hvilket effektivt passiviserer defekter i perovskitfilm og hæmmer halogenidionmigrering, hvilket fører til en betydelig forbedring af perovskitfilms luminescenseffektivitet og spektrale stabilitet.

Takket være den effektive kontrol, som PPNCl udøver over perovskitfasefordeling, defekttilstande og ionmigrering, er der opnået højeffektive og stabile blå perovskit-LED'er. Disse enheder udviser en maksimal ekstern kvanteeffektivitet (EQE) på 21,4% (emissionsspids ved 483 nm), hvilket markerer den højeste effektivitet, der er opnået i blå perovskit-LED'er til dato. Derudover er stabiliteten af ​​enhederne blevet forbedret næsten 30 gange.

Denne innovative præstation baner vejen for yderligere fremskridt inden for blå perovskite LED-ydeevne, hvilket signalerer bemærkelsesværdige fremskridt inden for perovskite LED-teknologi.

Flere oplysninger: Shuai Yuan et al., Effektiv blå elektroluminescens fra perovskiter med reduceret dimension, Nature Photonics (2024). DOI:10.1038/s41566-024-01382-6

Journaloplysninger: Naturfotonik

Leveret af University of Science and Technology i Kina