For nylig ledede det amerikanske energiministerium (DOE) ved Argonne National Laboratory i Lemont, Illinois udviklingen af et vigtigt LED -materiale.
Forskerne fra reformlaboratoriet sagde:" LED'er er yderst effektive, afgiver mindre varme og holder i lang tid."" Forskere studerer nye materialer for at gøre LED'er mere effektive og længere levetid og anvende dem på forbrugerelektronik, medicin og sikkerhed."
Forskere og partnere fra Brookhaven National Laboratory, Los Alamos National Laboratory og SLAC National Accelerator Laboratory rapporterer, at de har udarbejdet stabile perovskite -nanokrystaller til denne LED.
& quot; Nature Photonics" udgivet et papir, der beskriver gruppens arbejde." Vores forskning viser, at denne metode giver os mulighed for i høj grad at forbedre lysstyrken og stabiliteten af selvlysende nanokrystaller," kommenterede Xuedan Ma, en forsker ved Argonne Nanomaterials Center.
Perovskite -nanokrystaller er hovedkandidaterne for en ny type LED -materiale. Men i lang tid viste det sig at være ustabilt i test.
Forskergruppen stabiliserede nanokrystaller i en porøs struktur kaldet en metal organisk ramme (MOF).
Baseret på de rigelige materialer på jorden og fremstillet ved stuetemperatur kan disse lysdioder en dag muliggøre billigere fjernsyn og forbrugerelektronik samt bedre gammastråleudstyr, selv til medicin, sikkerhedsscanning og videnskab. Undersøgte selvdrevet røntgendetektor.
& quot; Vi løste stabilitetsproblemet ved at indkapsle perovskitmaterialet i MOF -strukturen," sagde en videnskabsmand ved Argonne Center for Nanomaterials (CNM), Office of the US Department of Energy' s Office of Scientific User Facilities." Vores forskning viser, at denne metode i høj grad kan forbedre lysstyrken og stabiliteten af selvlysende nanokrystaller."
& quot; Driftskonceptet med at kombinere perovskit -nanokrystaller i MOF er blevet bevist i pulverform, men det er første gang, at vi med succes har integreret det i et LED's emissionslag."
Tidligere forsøg på at fremstille nanokrystallinske lysdioder blev hindret af nedbrydning af nanokrystaller tilbage til en uønsket volumenfase, hvilket mistede fordelene ved nanokrystaller og svækkede deres potentiale som praktiske lysdioder.
Bulkstof består normalt af milliarder af atomer. Materialer som perovskitter er sammensat af et par til et par tusinde atomer i nanometerstadiet, så de opfører sig anderledes.
I deres nye metode stabiliserede forskergruppen nanokrystaller ved at oprette nanokrystaller i en matrix af MOF, som de beskrev som" som en tennisbold fanget af en pigtråd." De brugte blynoder i rammen som metalforstadier og halidsalt som organiske materialer.
Halidsaltopløsningen indeholder methylammoniumbromid, som reagerer med blyet i rammen for at samle nanokrystaller omkring blykernen i matricen.
Matrixen holder nanokrystaller adskilt, så de ikke interagerer og nedbrydes. Denne metode er baseret på en opløsningsbelægningsmetode, som er meget billigere end den meget anvendte vakuumproces til fremstilling af uorganiske lysdioder.
MOF -stabile lysdioder kan producere skarpt rødt, blåt og grønt lys samt forskellige nuancer af hvert lys.
Wani Nie, en videnskabsmand ved Center for Integreret Nanoteknologi ved Los Alamos National Laboratory, sagde: ”I dette arbejde har vi demonstreret for første gang, at perovskite -nanokrystaller, der er stabile i MOF, vil skabe lyse og stabile farver i forskellige farver. LED."" Vi kan skabe forskellige farver, forbedre farvens renhed og øge fotoluminescens kvanteudbytte. Dette er et mål for materialers lysevne."
Forskergruppen brugte en avanceret fotonkilde (APS) til tidsopløst røntgenabsorptionsspektroskopi, en teknik, der tillod dem at opdage ændringer i perovskitmaterialer over tid. Forskere kan spore bevægelsen af elektriske ladninger gennem materialet og forstå vigtig information, der opstår, når der udsendes lys.
