Tehokkaita ledejä perovskiitistä

Kaksiulotteisen perovskiittisen ledin rakenne ja suorituskyky

Suurempi kuva

Pyrkimys ledeihin, jotka tarjoavat sekä edullisempia kustannuksia että kirkkaampia värejä, on viime aikoina houkutellut tutkijoita perovskiittien pariin.

Hongkongin kaupungin yliopiston (CityU) tutkijoiden vetämässä tutkimushankkeessa on nyt kehitetty kaksiulotteinen perovskiittimateriaali tehokkaammille ledeille.

Tutkijat ovat äskettäin huomanneet, että metallihalogenidiperovskiitit - puolijohdemateriaalit, joilla on sama rakenne kuin kalsiumtitanaattimineraalilla, mutta joilla on toinen alkuaineyhdistelmä - ovat erittäin lupaavia ehdokkaita seuraavan sukupolven ledeille.

Nämä perovskiitit voidaan jalostaa ledeiksi liuoksesta ja huonelämpötilassa. Ledien perovskiittien sähköluminesenssiominaisuuksilla on kuitenkin vielä parantamisen varaa.

Professori Andrey Rogachin ja Shanghain yliopiston professori Yang Xuyongin vetämä ryhmä on löytänyt eräänlainen himmenninkytkennän: se voi muuntaa yksittäisen valoemission perovskiiteistä kirkkaammalle tasolle!

Tieteilijät työskentelivät erityisten kaksiulotteisten (2D) perovskiittien (Ruddlesden-Popper perovskites) parissa ja onnistuivat toteuttamaan erittäin tehokkaat ja kirkkaat ledit, joilla on paras raportoitu suorituskyky sekä virtatehokkuudessa että ulkoisessa kvanttihyötysuhteessa tällaisille perovskiitteihin perustuville rakenteille.

Tämä työ on nyt asettanut perovskiittiledit lähelle nykyisten kaupallisten näyttötekniikoiden, kuten orgaanisten ledien kannoille. Avain vahvaan muutokseen on yksinkertaisen orgaanisen molekyylin, jota kutsutaan metaanisulfonaatiksi (MeS), noin 10 % lisääminen.

MeS rekonstruoi 2D-perovskiittinanolevyjen rakenteen ja parantaa samalla eksitonista energiansiirtoa eripaksuisten levyjen välillä. Molemmat näistä muutoksista ovat suuresti parantaneet paksumman, vihreää säteilevän perovskiittilevyn sähköluminesenssia 2D-rakenteessa. MeS on hyödyllinen myös vähentämään vikojen määrää 2D-perovskiittirakenteessa.

Ledien valotuotantoprosessin aikana, jossa tapahtuu säteilyrekombinaatio, osa prosessille tarvittavista eksitoneista "hukataan" ei-säteilevässä rekombinaatiossa, joka ei tuota valoa. MeS vähentää koordinoimattomien Pb2+-kationien määrää, mikä aiheuttaa eksitoneille ei-säteilevän rekombinaation, varmistaen, että enemmän eksitoneja osallistuu valontuotantoon.

Parempien LEDien tuottamista koskevan tutkimuksen tulokset ovat olleet rohkaisevia. Kirkkaus 13 400 kandelaa/m2 matalalla 5,5 V: n jännitteellä ja ulkoiseksi kvanttitehokkuudeksi kirjattiin 20,5 %.

Aiheesta aiemmin

Sinistä valoa perovskiittiledeistä

Kirkasta tulevaisuutta ledeille