En forskargrupp från Florida State University har utvecklat ett nytt sätt att skapa blått ljus från en klass av material som visar enorm potential för optoelektroniska enheter, inklusive solceller, lysdioder (LED) och lasrar.

Under ledning av FSU-professorn i kemi Biwu Ma har teamet publicerat en ny studie i Advanced Energy Materials som ger en enkel och effektiv metod för att skapa ett effektivt och stabilt blått ljus från metallhalogenidperovskiter. Metallhalogenidperovskiter är en framväxande klass av halvledarmaterial som kännetecknas av en kubisk kristallstruktur som har goda ljusavgivande egenskaper samtidigt som de är lätta och billiga att tillverka.

Forskare, inklusive Ma, har redan skapat mycket effektiva och stabila perovskitbaserade lysdioder för grönt och rött ljus, men ett effektivt och stabilt blått ljus har varit svårt att uppnå. Blått ljus kräver mycket kraft, och den blå färgrenheten minskar ofta med tiden.

Utan ett effektivt och stabilt blått ljus är det omöjligt att skapa vitt ljus.

"Vi utvecklade nya strategier för att uppnå effektivt och stabilt blått ljus från perovskites och tillverka lysdioder med högre prestanda," sa Ma. "Om du vill ha en fullfärgsskärm behöver du blå, grön och röd. Grön och röd har redan en bra prestanda, men blått är svårare. Det är inte lätt att göra en stabil blå eftersom den har högre energi."

Ma och hans team skapade blåemitterande nanotrombocyter med hjälp av en metallhalogenidperovskit baserad på den kemiska föreningen cesiumblybromid, eller CsPbBr₃ . Nanoblodplättar är nanomaterial med endast ett fåtal enhetsceller i tjocklek och upplever som ett resultat effekterna av stark dielektrisk och kvantinneslutning.

För att få just dessa nanoblodplättar att avge effektivt och stabilt blått ljus, belade forskare dem med ett multifunktionellt organiskt sulfat som möjliggjorde vad som kallas ytpassivering, en mycket effektiv metod som används för att förbättra luminescensegenskaper och stabilitet.

I det här projektet hjälper den enkla organiska sulfatpassiveringen att förhindra att nanoblodplättarna bryts ned, vilket gör att de kan avge ett mer effektivt och stabilt blått ljus.

Med dessa dök passiverade CsPbBr₃ nanoblodplättar som sändare tillverkades proof-of-concept-lysdioder för att uppvisa en emission av rent blått ljus, med en topp på 462 nanometer. Ljusstyrkan på 691 candela per kvadratmeter (standardenheten som anger ljusstyrkan för en enhet) och halveringstiden på 20 minuter som uppnåtts i detta arbete är bland de bästa värdena för rena blå perovskit-LED:er baserade på nanoblodplättar som rapporterats hittills.

"Vårt arbete visar tydligt potentialen i att använda korrekt ytpassiverade perovskit-nanoplättar som utsändare för mycket effektiva och stabila lysdioder," sa Ma. + Utforska vidare

Blått ljus betyder stora framsteg för perovskite-baserade lysdioder