Prof. Cui Linsongs forskargrupp från University of Science and Technology of China (USTC), i samarbete med Prof. Samuel D. Stranks team från University of Cambridge, tog fram en ny strategi för att förbättra prestandan hos blå lysdioder ( LED) baserade på perovskitmaterial. Deras arbete har publicerats i Nature Photonics .
Perovskite LED har dykt upp som en lovande nästa generations teknik för belysning och displayer på grund av deras överlägsna självlysande egenskaper och kostnadseffektivitet. Även om betydande framsteg har gjorts inom gröna, röda och nära-infraröda perovskit-lysdioder, har utvecklingen av blå perovskite-lysdioder halkat efter, vilket utgör en stor flaskhals på området.
För att möta denna utmaning designade forskargruppen en multifunktionell jonisk tillsats, Bis(trifenylfosfin)iminiumklorid (PPNCl), med flera laddade resonansformer och ett dynamiskt elektroniskt tillstånd. Denna förening möjliggör exakt kontroll över sammansättningen och distributionen av perovskitfaser, vilket effektivt undertrycker icke-strålande rekombinationskanaler och jonmigrering, vilket avsevärt förbättrar effektiviteten och stabiliteten hos blå perovskit-lysdioder.
PPNCl interagerar med komponenterna i perovskiten via vätebindning, vilket påverkar kristallisationsprocessen och gynnar övergången till högdimensionella faser med förbättrad luminescenseffektivitet.
Transient absorption (TA) spektroskopistudier visade vidare att PPNCl accelererar energiöverföringsprocesser från lågdimensionella till högdimensionella faser, vilket undertrycker ofullständig energiöverföring och energiförlust på grund av icke-strålningsrekombination i lågdimensionella faser.
Dessutom koordinerar PPNCl-molekyler med perovskitkomponenter och uppvisar elektrostatiska interaktioner, vilket effektivt passiverar defekter i perovskitfilmer och hämmar halidjonmigrering, vilket leder till en betydande förbättring av luminescenseffektiviteten och spektralstabiliteten hos perovskitfilmer.
Tack vare den effektiva kontrollen som utövas av PPNCl över perovskitfasfördelning, defekttillstånd och jonmigrering har högeffektiva och stabila blå perovskit-lysdioder uppnåtts. Dessa enheter uppvisar en maximal extern kvantverkningsgrad (EQE) på 21,4 % (emissionstopp vid 483 nm), vilket markerar den högsta effektiviteten som uppnåtts i blå perovskit-lysdioder hittills. Dessutom har stabiliteten hos enheterna förbättrats nästan 30 gånger.
Denna innovativa prestation banar väg för ytterligare framsteg inom blå perovskite LED-prestanda, vilket signalerar anmärkningsvärda framsteg inom perovskite LED-teknik.
Mer information: Shuai Yuan et al., Effektiv blå elektroluminescens från perovskiter med reducerad dimension, Nature Photonics (2024). DOI:10.1038/s41566-024-01382-6
Journalinformation: Naturfotonik
Tillhandahålls av University of Science and Technology i Kina
