Med hjälp av en enkel lösningsmedelssiktmetod har forskare från Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) tagit ledningen i utvecklingen av högeffektiva och stabila perovskite lysdioder (PeLED) med rekordprestanda .
Deras studie publiceras i Nature Photonics .
Perovskites är ett av de mest lovande optoelektroniska materialen på grund av deras utmärkta optoelektroniska prestanda och låga förberedelsekostnad. Jämfört med traditionella organiska ljusemitterande dioder (OLED) har PeLEDs ett smalare ljusemitterande spektrum och överlägsen färgrenhet, vilket visar stor användningspotential inom display och belysning.
Men trots betydande framsteg i effektivitet har låg driftsstabilitet länge begränsat den praktiska tillämpningen av PeLEDs. I synnerhet har en begränsad förståelse för orsaken till perovskitinstabilitet avsevärt hindrat utvecklingen och kommersialiseringen av PeLEDs.
Baserat på en djupgående analys av de fina nanostrukturerna hos perovskiter, identifierade forskarna perovskiternas defekta låga n-fas som nyckelkällan till perovskitinstabilitet. Den låga kvaliteten på den låga n-fasen, som bara innehöll ett eller två lager av blyjoner, härrörde från den snabba och okontrollerbara kristallisationsprocessen.
Inspirerade av processen att separera sand av olika storlekar med en sikt, föreslog forskarna en lösningsmedelssiktmetod för att sålla bort dessa oönskade låga n-faser.
Enligt forskarna är lösningsmedelssilen en kombination av polära och opolära lösningsmedel. Det polära lösningsmedlet fungerar som ett nät som interagerar med perovskiter, medan det opolära lösningsmedlet fungerar som ett ramverk som inte påverkar perovskiter. Forskarna justerade förhållandet mellan polära lösningsmedel för att effektivt ta bort de defekta låga n-faserna.
PeLED:erna baserade på de siktade perovskiterna uppnådde en livslängd på mer än 5,7 år under normala förhållanden (luminans på 100 cd/m 2 ), mer än 30 gånger längre än den obehandlade enheten. Denna rekordlivslängd är också det högsta värdet som hittills rapporterats för gröna PeLEDs, och når den grundläggande tröskeln för kommersiell tillämpning.
Dessutom uppnådde dessa PeLEDs en rekordhög extern kvantverkningsgrad (EQE) på 29,5 %, vilket avsevärt förbättrade effektiviteten vid konvertering av elektricitet till ljus.
När den utsätts för omgivande luft (50±10 % luftfuktighet) kan enheten bibehålla 75 % av sin filmfotoluminescenskvantutbyte och 80 % av sin EQE i mer än 100 dagar, vilket visar utmärkt stabilitet.
Denna lösningsmedelssiktmetod förbättrar inte bara avsevärt luminescensprestanda och stabilitet hos PeLED, utan banar också väg för framtida utveckling och tillämpning av perovskiter med unika nanostrukturer och utmärkt luminescensprestanda.
Mer information: Shuo Ding et al, Fasdimensionsupplösning av effektiva och stabila perovskite lysdioder med hög ljusstyrka, Nature Photonics (2024). DOI:10.1038/s41566-023-01372-0
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
