25. marraskuuta professori Wei Zhanhuan tiimi Luminescent Materials and Information Display -instituutista ja Materiaalitieteen ja tekniikan korkeakoulusta, Huaqiaon yliopistosta, ja professori Edward H. Sargentin tiimi, Toronton yliopiston sähköisen ja tietotekniikan laitos, julkaisivat yhdessä online-julkaisun kansainvälisessä akateemisessa lehdessä Nature. Tutkimuspaperi Jakelun ohjaus mahdollistaa tehokkaat ulotteiset perovskite-LEDit. Tällä työllä saavutetaan merkittävä parannus perovskite LED -laitteiden suorituskykyyn ja käyttöikään viallisen passivoinnin ja luminesenssikeskuksen mitoituksen säätelyn avulla, ja sitä odotetaan sovellettavan uusiin näyttö- ja valaistuskenttiin tulevaisuudessa.
Luonto on yksi maailman vaikutusvaltaisimmista akateemisista lehdistä, joka on omistautunut raportoimaan ja kommentoimaan maailmanlaajuisen tieteellisen tutkimuksen tärkeimpiä läpimurtoja. On syytä mainita, että vuonna 2018 Huaqiaon yliopisto julkaisi ensimmäistä kertaa Luonnon virallisen lehden kirjeenvaihtoyksikkönä. Kolme vuotta myöhemmin Huaqiaon yliopisto julkaisi jälleen nature-lehdessä viestintäyksikkönä artikkelin, jossa todettiin, että koulun tieteellinen tutkimustaso on parantunut merkittävästi ja se on tullut terveen kehityksen nopealle kaistalle.
Metallihalidiperovskiitit ovat erinomaisia optoelektronisia ominaisuuksia, kuten korkea molaarinen sukupuuttokerroin, pitkä kantomatka, viritettävä energiakaistan aukko ja korkea vikojen sietokyky, ja niillä on laajat sovellusnäkymät aurinkokennojen ja valoa lähettävien diodien aloilla. Metallihalidiperovskiitit voidaan luokitella nollaulotteisiksi, matalaulotteisiksi ja kolmiulotteisiksi mikroskooppisen kristallirakenteen eron perusteella. Niistä pieniulotteisilla perovskite-materiaaleilla on kvanttieristysvaikutus, suuri eksciton-sitova energia, ei-säteilevä rekombinaatio ei ole helppoa, ja valotehokkuus on korkea.
Tehokkaiden ja vakaiden matalaulotteisten metallihalidiperovsiittimateriaalien kehittämiseksi valoa lähettäville laitteille on kuitenkin vielä kaksi suurta haastetta: yksi on vikatilojen olemassaolo, joka johtaa ei-säteilevien rekombinaatiokeskusten muodostumiseen, mikä johtaa ionin siirtymiseen, ja Se on hyödyllinen laitteen valotehokkuudelle ja vakaudelle; Toinen on monivaiheisten sekoitettujen kvanttikaivojen muodostuminen, mikä johtaa energian siirtämiseen leveän kaistan aukon kvanttikaivosta kapean kaistavälin kvanttikaivoon optisen ja sähköisen virityksen aikana, mikä johtaa hajoamiseen, mikä ei edistä laitteen luminesenssia. Tehokkuus, värin puhtaus.
Kuva 1. Kaavio kolmenlaisten perovskite-valoa lähettävien kalvojen kalvojen muodostumisprosessista, jossa PEA edustaa fenetyylilammoniumsuolaa, TPPO edustaa kolmifenyylifosfiinioksidia ja TFPPO tris(4-fluorofenyyli)fosfiinioksidia.
Matalaulotteisten perovskite-LED-laitteiden suorituskyvyn parantamiseksi Edward H. Sargentin tiimi Toronton yliopistosta ja Wei Zhanhuan tiimi Huaqiaon yliopistosta ehdottivat yhdessä pintapassivaivon leveyden säätöstrategiaa matalaulotteisille metallihalidiperovskiititille. Kuten kuvasta 1 käy ilmi, liuotinta ehkäisevässä kiteytymisprosessissa [PbBr6]4-, MA+- ja Cs+-ionit muodostavat ensin perovskiittien esiastehiutaleita ja sitten PEA+-orgaaniset kationit ovat vuorovaikutuksessa esiastehiutaleiden kanssa muodostaakseen pieniulotteisen perovskite-luminesenssin. filmi.
Vertailuryhmässä PEA + orgaanisten kationien häiriintynyt, nopea diffuusio johtaa häiriöllisten ulottuvuuksien vikakeskusten ja kvanttikaivorakenteiden luomiseen. Kokeellisessa ryhmässä TPPO- ja TFPPO-molekyylien P =O-sidokset voivat olla vuorovaikutuksessa perovskite-esiastehiutaleiden kanssa P =O:Pb2+-vuorovaikutusten kautta, mikä säätelee tehokkaasti kiteytysprosessia ja vähentää vikakeskusten syntymistä. Lisäksi TFPPO: n runsaat F-ryhmät voivat olla vuorovaikutuksessa PEA + -orgaanisten kationien kanssa, joilla on raaka-aineiden hidas vapautuminen ja kristallikasvun hidastuminen, ja lopulta muodostavat korkealaatuisen perovskite-valoa lähettävän kalvon, jolla on yhtenäiset mitat.
Kuva 2 a) Perovskite LED -laitteiden energiatason rakenteen kaavamainen rakenne, poikkileikkaus-TEM-kuva ja kaavio; b) vastaavat kolmen perovskite LED -laitteen virta-jännitekäyrät, kirkkaus-jännitekäyrät ja ulkoiset kvanttitehokkuudet - Kirkkauskäyrät; c) kolmen perovskite-LED-laitteen ulkoisten kvanttitehokkuuksien tilastolliset jakaumat; d) kolmen perovskite-yksielektroni- ja yksireikäinen laitteen virtajännitekäyrät; e) perovskite LED -laitteiden TFPPO-pohjaiset käyttöaikakäyrät.
Kuten kuvassa 2 esitetään, tällä kalvolla on yhtenäinen ja tiheä pintamorfologia, päästöaallonpituus on 517 nm, päästön puolihuipun leveys on vain 20 nm ja fotoluminesenssitehokkuus on lähellä 100%. Valmistetun vihreän LED-laitteen ulkoinen kvanttitehokkuus on jopa 25.6%, ja käyttöaika saavuttaa 2 tuntia kirkkaudella 7,200 cd m-2, mikä on paljon enemmän kuin tähän mennessä ilmoitetut vastaavat laitteet.
Professori Wei Zhanhua sanoi, että viime vuosina perovskite-LEDien laitteen suorituskyky ja käyttöikä ovat parantuneet merkittävästi, mutta vielä on pitkä matka kuljettavana. Tulevaisuudessa useampien tutkijoiden on työskenneltävä yhdessä parantaakseen laitteen vakaan tilan lähtötehoa, tehokasta laitteen toistettavuutta ja moniväristä spektrilähtötehoa.
Tässä artikkelissa tohtori Ma Dongxin, tutkijatohtori Toronton yliopistossa, on ensimmäinen kirjoittaja. Hän on tehnyt vuoden mittaisen vierailututkimuksen Huaqiaon yliopistossa; Tohtori Lin Kebin Huaqiaon yliopistosta on toinen kirjoittaja ja on myös antanut merkittävän panoksen tähän työhön. Professori Edward H. Sargent ja professori Wei Zhanhua ovat vastaavat kirjoittajat. Tutkimustyötä ovat tukeneet voimakkaasti Kiinan kansallinen luonnontieteellinen säätiö, Fujianin maakunnan luonnontieteellinen säätiö ja Huaqiaon yliopiston tieteellinen tutkimusrahasto.
