Stabile perovskite LED'er et skridt nærmere

Forskere ved Linköpings Universitet, arbejde med kolleger i Storbritannien, Kina og Tjekkiet, har udviklet en perovskite lysemitterende diode (LED) med både høj effektivitet og lang driftsstabilitet. Resultatet er offentliggjort i Naturkommunikation .

"Lysemitterende dioder baseret på perovskiter er stadig ikke tilstrækkeligt stabile til praktisk brug, men vi har bragt dem et skridt nærmere, " siger professor Feng Gao, og forskningschef ved afdelingen for biomolekylær og organisk elektronik, Linköpings Universitet.

Perovskites er en stor familie af halvledende materialer, der har vakt interesse hos videnskabsmænd over hele verden. Deres specielle krystalstruktur betyder, at de har fremragende optiske og elektroniske egenskaber, mens de både er nemme og billige at fremstille. De fleste fremskridt er gjort inden for forskning i brugen af ​​perovskitter i solceller, men de er også velegnede til fremstilling af lysdioder.

Effektiviteten af ​​lysdioderne, som måler andelen af ​​ladningsbærere, der tilføres materialet, som efterfølgende udsendes som lys, er steget betydeligt i de senere år, og vil snart nå det med konkurrerende teknologi. De er, imidlertid, ikke særlig stabil, hvilket betyder, at de indtil videre ikke kan bruges i praksis.

"Der er meget tilbage at gøre. Indtil nu, de fleste perovskite LED'er har enten lav effektivitet eller dårlig enhedsstabilitet, " siger Xiao-Ke LiU, stipendiat i afdelingen for biomolekylær og organisk elektronik. Han og Feng Gao er hovedforfatterne til artiklen.

Mange forskergrupper har arbejdet med dette dilemma, uden særlig succes. Nu, forskere ved LiU, arbejde med kolleger i Storbritannien, Kina og Tjekkiet, har fundet en vej frem. De har brugt en perovskit, der består af bly, jod og et organisk stof, formamidinium. De har derefter indlejret perovskitten i en organisk molekylematrix for at danne en sammensat tynd film.

"Dette molekyle med to aminogrupper i enderne hjælper de andre stoffer med at danne en krystalstruktur af høj kvalitet, der er karakteristisk for perovskitter, og gør krystallen stabil, " siger Heyong Wang, ph.d.-studerende i afdelingen for biomolekylær og organisk elektronik.

Den nye sammensatte tynde film har gjort det muligt for forskergruppen at udvikle LED'er med en effektivitet på 17,3% med en lang halveringstid, cirka 100 timer.

Perovskiter, der indeholder bly og et halogen, i dette tilfælde jod, har de bedste lysemitterende egenskaber.

"Vi vil meget gerne af med føringen. Indtil videre har vi ikke fundet en god måde at gøre dette på, men vi arbejder hårdt på det, siger Feng Gao.

De næste trin er at teste nye kombinationer af forskellige perovskitter og organiske molekyler og at forstå i detaljer, hvordan nukleations- og krystallisationsprocesserne foregår. Forskellige perovskitter giver lys ved forskellige bølgelængder, hvilket er et krav for det langsigtede mål om at opnå hvidt lys LED'er.