Opløsningsmiddelsigtemetoden sætter ny rekord for perovskit lysemitterende dioder

Ved hjælp af en simpel opløsningsmiddelsigte-metode har forskere fra Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS) taget føringen i udviklingen af ​​højeffektive og stabile perovskit-lysemitterende dioder (PeLED'er) med rekordhøj ydeevne .

Deres undersøgelse er offentliggjort i Nature Photonics .

Perovskites er et af de mest lovende optoelektroniske materialer på grund af deres fremragende optoelektroniske ydeevne og lave forberedelsesomkostninger. Sammenlignet med traditionelle organiske lysemitterende dioder (OLED'er) har PeLED'er et smallere lysemitterende spektrum og overlegen farverenhed, hvilket viser et stort anvendelsespotentiale i display og belysning.

På trods af betydelige fremskridt i effektivitet har lav driftsstabilitet dog længe begrænset den praktiske anvendelse af PeLED'er. Især en begrænset forståelse af årsagen til perovskit-ustabilitet har i høj grad hindret udviklingen og kommercialiseringen af ​​PeLED'er.

Baseret på en dybdegående analyse af perovskitternes fine nanostrukturer identificerede forskerne perovskitternes defekte lave n-fase som nøglekilden til perovskit-ustabilitet. Den lave kvalitet af den lave n-fase, som kun indeholdt et eller to lag blyioner, stammer fra den hurtige og ukontrollerbare krystallisationsproces.

Inspireret af processen med at adskille sand af forskellige størrelser med en sigte, foreslog forskerne en opløsningsmiddelsigtemetode til at frasortere disse uønskede lave n-faser.

Ifølge forskerne er opløsningsmiddelsien en kombination af polære og upolære opløsningsmidler. Det polære opløsningsmiddel fungerer som et net, der interagerer med perovskitter, mens det upolære opløsningsmiddel fungerer som en ramme, der ikke påvirker perovskitter. Forskerne justerede forholdet mellem polære opløsningsmidler for effektivt at fjerne de defekte lave n-faser.

PeLED'erne baseret på de sigtede perovskitter opnåede en driftslevetid på mere end 5,7 år under normale forhold (luminans på 100 cd/m ² ), mere end 30 gange længere end den ubehandlede enhed. Denne rekordlevetid er også den højeste værdi, der er rapporteret til dato for grønne PeLED'er, og når den grundlæggende tærskel for kommerciel anvendelse.

Derudover opnåede disse PeLED'er en rekordhøj ekstern kvanteeffektivitet (EQE) på 29,5 %, hvilket væsentligt forbedrede effektiviteten af ​​konvertering af elektricitet til lys.

Når den udsættes for den omgivende luft (50±10 % fugtighed), kan enheden opretholde 75 % af dets filmfotoluminescenskvanteudbytte og 80 % af dets EQE i mere end 100 dage, hvilket viser fremragende stabilitet.

Denne opløsningsmiddelsigtemetode forbedrer ikke kun luminescensydelsen og stabiliteten af ​​PeLED'er markant, men baner også vejen for den fremtidige udvikling og anvendelse af perovskiter med unikke nanostrukturer og fremragende luminescensydelse.

Flere oplysninger: Shuo Ding et al, Fasedimensionsløsning af effektive og stabile perovskite lysemitterende dioder ved høj lysstyrke, Nature Photonics (2024). DOI:10.1038/s41566-023-01372-0

Leveret af Chinese Academy of Sciences