El 25 de noviembre, el equipo del profesor Wei Zhanhua del Instituto de Materiales Luminiscentes y Visualización de Información, y la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Huaqiao, y el equipo del Profesor Edward H. Sargent, Departamento de Ingeniería Electrónica e Informática de la Universidad de Toronto, publicaron conjuntamente una publicación en línea en la principal revista académica internacional Nature. Documento de investigación El control de distribución permite LED de perovskita de dimensiones reducidas-eficientes. Este trabajo logra una mejora significativa en el rendimiento y la vida útil de los dispositivos LED de perovskita a través de la regulación de la dimensión del centro de luminiscencia y la pasivación de defectos, y se espera que se aplique a nuevos campos de visualización e iluminación en el futuro.
Nature is one of the most influential academic journals in the world, dedicated to reporting and commenting on the most important breakthroughs in global scientific research. It is worth mentioning that in 2018, Huaqiao University published the official journal of Nature as a correspondence unit for the first time. Three years later, Huaqiao University once again published a paper in Nature as a communication unit, marking that the school's scientific research level has been significantly improved and it has entered the fast lane of sound development.
Las perovskitas de haluro metálico tienen excelentes propiedades optoelectrónicas, como un alto coeficiente de extinción molar, una larga distancia de migración de portadores, una banda prohibida de energía sintonizable y una alta tolerancia a los defectos, y tienen amplias perspectivas de aplicación en los campos de las células solares y-diodos emisores de luz. . Las perovskitas de haluro metálico se pueden clasificar en cero-dimensionales, bajas-dimensionales y tridimensionales-basadas en la diferencia en la estructura cristalina microscópica. Entre ellos, los materiales de perovskita de baja-dimensionalidad tienen un efecto de confinamiento cuántico, una gran energía de unión de excitones, la recombinación no-radiativa no es fácil de producir y la eficiencia luminosa es alta.
Sin embargo, para desarrollar materiales de perovskita de halogenuros metálicos de baja dimensión -eficientes y estables para dispositivos emisores de luz-, todavía hay dos desafíos principales: uno es la existencia de estados defectuosos, lo que conducirá a la formación de centros de recombinación no-radiativos, que dan como resultado la migración de iones, y es beneficioso para la eficiencia luminosa y la estabilidad del dispositivo; el segundo es la formación de pozos cuánticos mixtos multifásicos, que conducirán a la transferencia de energía desde el pozo cuántico de banda ancha hacia el pozo cuántico de banda estrecha bajo excitación óptica y eléctrica, lo que resultará en una disipación que no conduce a la luminiscencia. del dispositivo Eficacia, pureza del color.
Figura 1. Diagrama esquemático del proceso de formación de película de tres tipos de películas emisoras de luz de perovskita-, en las que PEA representa sal de fenetilamonio, TPPO representa óxido de trifenilfosfina y TFPPO representa óxido de tris(4-fluorofenil)fosfina.
In order to improve the performance of low-dimensional perovskite LED devices, Edward H. Sargent's team from the University of Toronto and Wei Zhanhua's team from Huaqiao University jointly proposed a surface passivation-well width control strategy for low-dimensional metal halide perovskites. As shown in Figure 1, in the anti-solvent-induced crystallization process, PbBr64-, MA plus and Cs plus ions first form perovskite precursor flakes, and then PEA plus organic cations interact with the precursor flakes to form low-dimensional perovskite luminescence. film.
En el grupo de referencia, la difusión desordenada y rápida de PEA más cationes orgánicos conduce a la creación de centros defectuosos y estructuras de pozos cuánticos de dimensiones desordenadas. En el grupo experimental, los enlaces P=O en las moléculas TPPO y TFPPO pueden interactuar con las escamas precursoras de perovskita a través de interacciones P=O:Pb2 plus, regulando efectivamente el proceso de cristalización y reduciendo la generación de centros de defectos. Además, los abundantes grupos F en TFPPO pueden interactuar con PEA más cationes orgánicos, que desempeñan el papel de liberación lenta de materias primas y retardo del crecimiento de cristales, y finalmente forman una luz de perovskita de alta-calidad{{4} }película emisora de dimensiones uniformes.
Figura 2(a) Estructura esquemática, imagen TEM de -sección transversal y diagrama esquemático de la estructura del nivel de energía de los dispositivos LED de perovskita; (b) correspondientes curvas de corriente-voltaje, curvas de brillo-voltaje y eficiencias cuánticas externas de tres dispositivos LED de perovskita- Curvas de brillo; (c) distribuciones estadísticas de eficiencias cuánticas externas de tres dispositivos LED de perovskita; (d) curvas de corriente-voltaje de tres dispositivos de perovskita de un solo-electrón y de un solo-agujero; (e) Curvas de vida útil operativa basadas en TFPPO-de dispositivos LED de perovskita.
Como se muestra en la Figura 2, esta película tiene una morfología de superficie uniforme y densa, la longitud de onda de emisión es de 517 nm, el ancho del medio -pico de emisión es de solo 20 nm y la eficiencia de la fotoluminiscencia es cercana al 100 por ciento. La eficiencia cuántica externa del dispositivo LED verde preparado llega al 25,6 % y la vida útil operativa alcanza las 2 horas con un brillo de 7200 cd m-2, superando con creces la de dispositivos similares informados hasta ahora.
El profesor Wei Zhanhua dijo que en los últimos años, el rendimiento del dispositivo y la vida útil de los LED de perovskita han mejorado significativamente, pero aún queda un largo camino por recorrer. En el futuro, será necesario que más científicos trabajen juntos para mejorar el-rendimiento de salida de estado estacionario, la repetibilidad-de alta eficiencia del dispositivo y el rendimiento de salida espectral multicolor-del dispositivo.
En este artículo, el Dr. Ma Dongxin, becario postdoctoral de la Universidad de Toronto, es el primer autor. Ha realizado una investigación visitante-año en la Universidad de Huaqiao; El Dr. Lin Kebin de la Universidad de Huaqiao es el segundo autor y también ha realizado importantes contribuciones a este trabajo. El Prof. Edward H. Sargent y el Prof. Wei Zhanhua son los autores correspondientes. El trabajo de investigación ha sido fuertemente apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, la Fundación de Ciencias Naturales de la provincia de Fujian y el Fondo de Investigación Científica de la Universidad de Huaqiao.
