Den 25. november var holdet af professor Wei Zhanhua fra Institute of Luminescent Materials and Information Display ved Huaqiao University og School of Materials Science and Engineering og holdet af professor Edward H. Sargent fra Department of Electronic and Computer Engineering ved universitetet. fra Toronto offentliggjorde i fællesskab en online publikation i det førende internationale akademiske tidsskrift Nature Research papir Distributionskontrol muliggør effektive reducerede dimensionelle perovskit LED'er. Dette arbejde har opnået en betydelig forbedring af ydeevnen og levetiden for perovskite LED-enheder gennem defektpassivering og lysende centerdimensionskontrol, og det forventes at blive anvendt til nye display- og belysningsfelter i fremtiden.
Nature er et af de mest indflydelsesrige akademiske tidsskrifter i verden, dedikeret til at rapportere og kommentere de vigtigste gennembrud inden for global videnskabelig forskning. Det er værd at nævne, at Huaqiao University i 2018 udgav det originale nummer af Nature som en kommunikationsenhed for første gang. Tre år senere udgav Huaqiao University igen Nature's officielle papirer som en kommunikationsenhed, der markerede, at skolens's videnskabelige forskningsniveau er blevet væsentligt forbedret, og den er gået ind i den hurtige bane. af sund udvikling.
Metalhalogenidperovskitter har fremragende optoelektroniske egenskaber, såsom høj molær ekstinktionskoefficient, lang bærer migrationsafstand, justerbar båndgab og høj defekttolerance. De har brede anvendelsesmuligheder inden for solceller og lysemitterende dioder. Baseret på forskellen i mikroskopisk krystalstruktur kan metalhalogenidperovskitter opdeles i nuldimensionelle, lavdimensionelle og tredimensionelle. Blandt dem har det lavdimensionelle perovskitmateriale en kvanteindeslutningseffekt, har en stor excitonbindingsenergi, er ikke let at producere ikke-strålende rekombination og har høj lyseffektivitet.
Men for at udvikle højeffektive og stabile lavdimensionelle metalhalogenidperovskitmaterialer til lysemitterende enheder er der stadig to store udfordringer: For det første vil eksistensen af defekte tilstande forårsage dannelsen af ikke-strålende rekombinationscentre, hvilket fører til til ionmigrering. Det er befordrende for enhedens lyseffektivitet og stabilitet; den anden er dannelsen af flerfasede hybride kvantebrønde, som vil forårsage energioverførsel fra kvantebrøndene med bredbåndsgab til kvantebrøndene med smalbåndsgab under lys og elektrisk excitation, hvilket resulterer i spredning, som ikke er befordrende for lysemissionen af enheden Effektivitet, farverenhed.
Figur 1 Skematisk diagram af filmdannelsesprocessen af tre slags perovskit luminescerende tynde film, hvor PEA repræsenterer phenethylammoniumsalt, TPPO repræsenterer triphenylphosphinoxid, og TFPPO repræsenterer tris(4-fluorphenyl)phosphinoxid.
For at forbedre ydeevnen af lavdimensionelle perovskit LED-enheder foreslog Edward H. Sargent-teamet fra University of Toronto og Wei Zhanhua-teamet fra Huaqiao University i fællesskab en lavdimensionel metalhalogenid-perovskitoverfladepassiverings-brøndbreddekontrolstrategi. Som vist i figur 1 danner [PbBr6]4-, MA{{7}}- og Cs{{8}}-ioner under krystallisationsprocessen initieret af antiopløsningsmidlet først perovskit-precursor-flager og derefter PEA{{9} } organiske kationer interagerer med precursor-flagerne for at generere lavdimensionel perovskit-luminescensfilm. I referencegruppen førte lidelsen og den hurtige spredning af PEA{{11}} organiske kationer til generering af defektcentre og tilfældigt dimensionelle kvantebrøndstrukturer. I den eksperimentelle gruppe kan P=O-bindingen i TPPO- og TFPPO-molekylerne interagere med perovskit-precursor-flagerne P=O:Pb2{{14}}, hvilket effektivt regulerer krystallisationsprocessen og reducerer dannelsen af defektcentre. Derudover kan de rigelige F-grupper i TFPPO interagere med PEA+ organiske kationer for at bremse frigivelsen af råmaterialer og forsinke væksten af krystaller og til sidst danne en højkvalitets perovskit selvlysende film med ensartede dimensioner.
Figur 2 (a) Skematisk diagram af strukturen af perovskit LED-enheden, tværsnitstransmissionselektronmikroskopdiagram og skematisk diagram af energiniveaustrukturen; (b) strøm-spændingskurven, lysstyrke-spændingskurven og ekstern kvanteeffektivitet svarende til de tre perovskite LED-enheder - lysstyrkekurve; (c) Statistisk fordeling af ekstern kvanteeffektivitet for tre perovskite LED-enheder; (d) Strømspændingskurver for tre perovskit-enkeltelektron- og enkelthulsanordninger; (e) Baseret på TFPPO-behandling. Driftslevetidskurven for perovskite LED-enheder.
Som vist i figur 2 har denne film en ensartet og tæt overflademorfologi med en emissionsbølgelængde på 517 nm, en halv bredde på kun 20 nm og en fotoluminescenseffektivitet tæt på 100 %. Den forberedte grønne LED-enhed har en ekstern kvanteeffektivitet på 25,6% og en driftslevetid på 2 timer ved en lysstyrke på 7.200 cd m-2, hvilket langt overstiger tilsvarende enheder, der i øjeblikket rapporteres.
Professor Wei Zhanhua sagde, at enhedens ydeevne og levetid for perovskite LED'er er blevet væsentligt forbedret i de seneste par år, men der er stadig lang vej igen. I fremtiden er der brug for flere forskere til at arbejde sammen for at forbedre enhedens steady-state output-ydeevne, højeffektiv enheds repeterbarhed og flerfarvet spektral output-ydeevne.
I papiret var Dr. Ma Dongxin, en postdoktor ved University of Toronto, den første forfatter. Hun havde udført en etårig gæsteforskning ved Huaqiao University; Dr. Kebin Lin fra Huaqiao University var den anden forfatter og ydede også vigtige bidrag til arbejdet. Professor Edward H. Sargent og professor Wei Zhanhua er tilsvarende forfattere. Dette forskningsarbejde er blevet stærkt støttet af Kinas National Natural Science Foundation, Natural Science Foundation i Fujian-provinsen og Huaqiao Universitys Scientific Research Fund. (
