Äskettäin professori Xiao Zhengguon tutkimusryhmä Kiinan tiede- ja teknologiayliopiston fysiikan korkeakoulusta, Kiinan tiedeakatemian vahvasti kytketyn kvanttimateriaalin fysiikan avainlaboratoriosta ja Hefein kansallisesta mikroskaalan materiaalitieteen tutkimuskeskuksesta on tehnyt tärkeän edistystä tehokkaan ja vakaan perovskiitin yksikiteiden valmistuksen alallaLEDit.

Tutkimusryhmä on kasvattanut korkealaatuisia, laaja-alaisia ​​ja ultraohuita perovskiittiyksikiteitä käyttämällä tilarajoitusmenetelmää ja valmistanut perovskiitista yksikide-LED:tä, jonka kirkkaus on yli 86 000 cd/m2 ja käyttöikä jopa 12 500 tuntia. ensimmäistä kertaa, mikä on ottanut tärkeän askeleen kohti perovskiitti-LEDin soveltamista ihmisiinvalaistus. Asiaankuuluvat saavutukset, nimeltään "High bright and stabil single-crystal perovskite light-emitting diodes", julkaistiin Nature Photonicsissa 27. helmikuuta.

Metallihalogenidiperovskiitista on tullut uuden sukupolven LED-näyttö- ja valaistusmateriaalit sen säädettävän aallonpituuden, kapean puolihuipun leveyden ja alhaisen lämpötilan valmistelun ansiosta. Tällä hetkellä monikiteiseen ohutkalvoon perustuvan perovskite-LED:n (PeLED) ulkoinen kvanttitehokkuus (EQE) on ylittänyt 20 %, mikä on verrattavissa kaupalliseen orgaaniseen LEDiin (OLED). Viime vuosina useimpien raportoitujen korkean hyötysuhteen perovskiittien käyttöikäLED-laitteetvaihtelee satoista tuhansiin tunteihin ja on edelleen jäljessä OLED-laitteista. Laitteen vakauteen vaikuttavat sellaiset tekijät kuin ionien liike, epätasapainoinen kantaja-istutus ja käytön aikana syntyvä joule-lämpö. Lisäksi vakava Auger-rekombinaatio monikiteisissä perovskiittilaitteissa rajoittaa myös laitteiden kirkkautta.

Vastauksena yllä oleviin ongelmiin Xiao Zhengguon tutkimusryhmä käytti tilanrajoitusmenetelmää perovskiitin yksittäiskiteiden kasvattamiseen alustalle in situ. Kasvuolosuhteita säätämällä, orgaanisia amiineja ja polymeerejä lisäämällä kiteen laatua parannettiin tehokkaasti, jolloin saatiin korkealaatuisia MA0.8FA0.2PbBr3 ohuita yksikiteitä, joiden vähimmäispaksuus oli 1,5 μm. Pinnan karheus on alle 0,6 nm ja sisäisen fluoresenssikvanttisaanto (PLQYINT) saavuttaa 90 %. Perovskite-yksikide-LED-laitteen, joka on valmistettu ohuesta yksikiteestä valoa emittoivana kerroksena, EQE on 11,2 %, kirkkaus on yli 86 000 cd/m2 ja käyttöikä 12 500 tuntia. Se on alun perin saavuttanut kaupallistamisen kynnyksen, ja siitä on tullut yksi vakaimmista perovskiittisista LED-laitteista tällä hetkellä.

Yllä oleva työ osoittaa täysin, että ohuen perovskite-yksikidekiteen käyttö valoa säteilevänä kerroksena on toteuttamiskelpoinen ratkaisu stabiilisuusongelmaan ja että perovskiittinen yksikide-LED:llä on suuri mahdollisuus ihmisen valaistuksen ja näytön alalla.