Den 25. november offentliggjorde teamet af professor Wei Zhanhua fra Institute of Luminescent Materials and Information Display og School of Materials Science and Engineering, Huaqiao University og teamet af professor Edward H. Sargent, Institut for Elektronisk og Computer Engineering, University of Toronto, i fællesskab en online publikation i det øverste internationale akademiske tidsskrift Nature. Forskningspapir Distributionskontrol muliggør effektive reducerede dimensionelle perovskit-LYSDI'er. Dette arbejde opnår en betydelig forbedring af ydeevnen og levetiden for perovskit LED-enheder gennem defekt passivering og luminescens center dimension regulering, og forventes at blive anvendt på 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 i global videnskabelig forskning. Det er værd at nævne, at Huaqiao University i 2018 offentliggjorde naturens officielle tidsskrift som en korrespondanceenhed for første gang. Tre år senere offentliggjorde Huaqiao University endnu en gang et papir i Nature som en kommunikationsenhed, der markerede, at skolens videnskabelige forskningsniveau er blevet væsentligt forbedret, og det er kommet ind i overhalingsbanen for lydudvikling.
Metalhalogenidperovskitter har fremragende optoelektroniske egenskaber, såsom høj molær udryddelseskoefficient, lang bærermigrationsafstand, justerbar energibåndsgab og høj defekttolerance og har brede anvendelsesmuligheder inden for solceller og lysemitterende dioder. Metalhalogenidperovskitter kan klassificeres i nuldimensionelle, lavdimensionelle og tredimensionelle baseret på forskellen i mikroskopisk krystalstruktur. Blandt dem har lavdimensionelle perovskitmaterialer kvanteindeslutningseffekt, stor excitonbindingsenergi, ikke-strålingsrekombination er ikke let at forekomme, og lyseffektiviteten er høj.
For at udvikle effektive og stabile lavdimensionelle metalhalogenidperovskitmaterialer til lysemitterende enheder er der imidlertid stadig to store udfordringer: den ene er eksistensen af defekttilstande, hvilket vil føre til dannelsen af ikke-strålingsrekombinationscentre, hvilket resulterer i ionmigration, og Det er gavnligt for enhedens lyseffektivitet og stabilitet; den anden er dannelsen af flerfasede blandede kvantebrønde, hvilket vil føre til overførsel af energi fra bredbåndskløftkvantebrønden til det smalle båndgabskvantebrønde under optisk og elektrisk excitation, hvilket resulterer i spredning, hvilket ikke er befordrende for enhedens luminescens. Effektivitet, farverenhed.
Figur 1. Skematisk diagram over filmdannelsesprocessen for tre slags perovskit lysemitterende film, hvor PEA repræsenterer phenethylammoniumsalt, TPPO repræsenterer triphenylphosphinoxid, og TFPPO repræsenterer tris(4-fluorophenyl)phosphinoxid.
For at forbedre ydeevnen for lavdimensionelle perovskit LED-enheder foreslog Edward H. Sargents team fra University of Toronto og Wei Zhanhuas team fra Huaqiao University i fællesskab en overfladepassiveringsbreddekontrolstrategi for lavdimensionelle metalhalogenidperovskitter. Som vist i figur 1 danner [PbBr6]4-, MA+ og Cs+ ioner først perovskitprækursorflager i den antiopløsningsmiddelinducerede krystallisationsprocesserede proces, og derefter interagerer PEA+ organiske kationer med forløberflagerne for at danne lavdimensionel perovskitluminescens. film.
I referencegruppen fører uordnet, hurtig diffusion af PEA + organiske kationer til oprettelse af defektcentre og kvantebrøndestrukturer af uordnede dimensioner. I den eksperimentelle gruppe kan P = O-bindingerne i TPPO- og TFPPO-molekylerne interagere med perovskitprækursorflagerne gennem P = O: Pb2 + interaktioner, effektivt regulere krystallisationsprocessen og reducere dannelsen af defektcentre. Derudover kan de rigelige F-grupper i TFPPO interagere med PEA + organiske kationer, som spiller rollen som langsom frigivelse af råmaterialer og retardering af krystalvækst og endelig danne en perovskit lysemitterende film af høj kvalitet med ensartede dimensioner.
Figur 2(a) Skematisk struktur, tværsnits-TEM-billede og skematisk diagram over energiniveaustrukturen for perovskit-LED-enheder; b) tilsvarende strømspændingskurver, lysstyrke-spændingskurver og ekstern kvanteeffektivitet for tre perovskit LED-enheder - Lysstyrkekurver c) statistiske fordelinger af eksterne kvanteeffektivitetsgevinster for tre perovskit-LED-anordninger d) strømspændingskurver for tre perovskit-enkeltelektron- og enkelthulsanordninger e) TFPPO-baserede levetidskurver for perovskit LED-enheder.
Som vist i figur 2 har denne film en ensartet og tæt overflademorfologi, emissionsbølgelængden er 517 nm, emissionshalvhøjdebredden er kun 20 nm, og fotoluminescenseffektiviteten er tæt på 100%. Den eksterne kvanteeffektivitet af den forberedte grønne LED-enhed er så høj som 25.6%, og driftslevetiden når 2 timer ved en lysstyrke på 7,200 cd m-2, langt over den for lignende enheder, der hidtil er rapporteret.
Professor Wei Zhanhua sagde, at enhedens ydeevne og levetid for perovskit-led'er i de sidste par år er blevet væsentligt forbedret, men der er stadig en lang vej at gå. I fremtiden skal flere forskere arbejde sammen for at forbedre enhedens steady-state output ydeevne, højeffektive enheds repeterbarhed og multi-color spektrale output ydeevne.
I dette papir er Dr. Ma Dongxin, en postdoc ved University of Toronto, den første forfatter. Hun har gennemført en etårig gæsteforskning ved Huaqiao University; Dr. Lin Kebin fra Huaqiao University er den anden forfatter og har også ydet vigtige bidrag til dette arbejde. Prof. Edward H. Sargent og Prof. Wei Zhanhua er de tilsvarende forfattere. Forskningsarbejdet er blevet stærkt støttet af National Natural Science Foundation of China, Natural Science Foundation i Fujian-provinsen og Den Videnskabelige Forskningsfond ved Huaqiao University.
