USTC prepara LED de cristal único perovskita eficiente e estável

Recentemente, o grupo de pesquisa do Professor Xiao Zhengguo da Escola de Física da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, o Laboratório Chave de Física de Materiais Quânticos Fortemente Acoplados da Academia Chinesa de Ciências, E o Centro Nacional de Pesquisa de Ciências Físicas em Microescala de Hefei fez progressos importantes no campo da preparação de LEDs de cristal único de perovskita eficientes e estáveis.

A equipe de pesquisa usou o método de confinamento espacial para cultivar cristais únicos de perovskita ultrafinos de alta qualidade, grande área, e pela primeira vez preparou um LED de cristal único perovskita com um brilho de mais de 86.000 cd/m2 e uma vida útil de até 12.500 h. A aplicação de LED mineral na iluminação humana deu um passo importante. Os resultados relevantes, intitulados "Diodos emissores de luz de perovskita de cristal único altamente brilhantes e estáveis", foram publicados na revista "Nature Photonics" em 27 de fevereiro.

As perovskitas de haleto de metal tornaram-se uma nova geração de telas de LED e materiais de iluminação devido ao seu comprimento de onda de luminescência ajustável, largura de meio pico de luminescência estreita e preparação de baixa temperatura. Atualmente, a eficiência quântica externa (EQE) dos LEDs de perovskita (PeLEDs) baseados em filmes policristalinos ultrapassou 20%, o que é comparável aos LEDs orgânicos comerciais (OLEDs). Nos últimos anos, as vidas da grande maioria dos dispositivos LED de perovskita de alta eficiência relatados variam de centenas a milhares de horas, ainda ficando para trás dos OLEDs. Fatores como movimento iônico, injeção de portador desbalanceada e calor Joule gerado durante a operação afetarão a estabilidade do dispositivo. Além disso, a recombinação Auger severa em dispositivos perovskita policristalinos também limita o brilho dos dispositivos.

Em resposta aos problemas acima, o grupo de pesquisa de Xiao Zhengguo usou o método de confinamento espacial para cultivar monocristais de perovskita in situ no substrato. Ao regular as condições de crescimento e introduzir aminas e polímeros orgânicos, a qualidade do cristal foi efetivamente melhorada, preparando assim MA0. 8FA0.2PbBr3 cristal único fino, a espessura mínima é de apenas 1,5 μm, a rugosidade da superfície é inferior a 0,6 nm e o rendimento quântico de fluorescência interna (PLQYint) atinge 90%. O dispositivo de LED de cristal único perovskita preparado com um único cristal fino, pois a camada emissora de luz tem um EQE de 11,2%, um brilho de mais de 86.000 cd/m2, e uma vida útil de até 12.500 h. Inicialmente, atingiu o limite de comercialização e se tornou a perovskita mais estável atualmente. Um dos dispositivos LED.

O trabalho acima demonstra totalmente que o uso de monocristais finos de perovskita como a camada emissora de luz é uma solução viável para o problema de estabilidade, bem como as grandes perspectivas de LEDs de cristal único perovskita no campo da iluminação humana e display.

Ilustração: Diagrama esquemático do crescimento de cristal único pelo método de confinamento espacial (a), imagem do microscópio de cristal único (b), estrutura do dispositivo de LED de cristal único perovskita (c), caracterização de desempenho do LED de cristal único perovskita (d-f).


O professor Xiao Zhengguo, Escola de Física da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, é o autor correspondente do artigo. Chen Wenjing, um pós-doutorado no Departamento de Física, e os alunos de mestrado Huang Zongming e Yao Haitao são os co-primeiros autores do artigo. Esta pesquisa foi financiada pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, pelo Departamento de Organização do Comitê Central do Partido Comunista da China e pela Universidade de Ciência e Tecnologia da China.

Fonte: Rede de Notícias da Universidade de Ciência e Tecnologia da China