På trods af den hurtige udvikling af lysdioder (LED'er) baseret på nye perovskitnanokrystaller (PENC'er) er det stadig udfordrende at opnå integrerede højeffektive og højlysstyrkeenheder på grund af de isolerende langkædede ligander, der anvendes af PENC'er.
Her udviklede forskere fra UESTC og andre enheder meget selvlysende og stabile formamidin blybromid-PENC'er, dækket af rationelt designede 2-naphthalensulfonsyre (NSA) korte aromatiske ligander til brug i lysdioder. Sammenlignet med de almindeligt anvendte oliesyreligander opretholdt NSA-molekylerne ikke kun PENS's overfladeegenskaber under rensningsprocessen, men forbedrede også signifikant de elektriske egenskaber ved det samlede emissive lag, hvilket sikrede effektiv ladningsinjektion / transport i enheden. Elektroluminescensen af den resulterende bedste LED viser en høj lysstyrke på 67115 cd cm-2 og en maksimal ekstern kvanteeffektivitet på 19,2%.
Det relaterede papir blev offentliggjort i tidsskriftet ACS Energy Letters med titlen "High-Brightness Perovskite Light-Emitting Diodes Based on FAPbBr3 Nanocrystals with Rationally Designed Aromatic Ligands".
Metalhalogenidperovskit nanokrystaller (PENC'er) har for nylig vist sig som kandidater til billige, højtydende lysdioder (LED'er). PENC'er af høj kvalitet med næsten enhedsluminescenskvanteudbytte (PLQY) kan opnås under milde syntesebetingelser på grund af deres unikke egenskab med høj defekttolerance. Desuden udviser lysemissionen af PENC'er bred tunbarhed og smal emissionslinjebredde over hele det synlige spektrum, hvilket resulterer i et ultrabredt farveområde, der dækker ca. 100%. Dette gør det til den bedste kandidat til skærmapplikationer i høj opløsning.
I de sidste par år, med omfattende forskning i materialesyntese og overfladepassivering af PENC'er, er den eksterne kvanteeffektivitet (EQE) af relaterede lysdioder hurtigt steget fra ca. 0,1% til høje værdier på mere end 20%, hvilket kan sammenlignes med kommercielle luminescensteknologier. På trods af imponerende fremskridt med at realisere PENS-baserede højeffektive lysdioder har de fleste avancerede enheder ringe eller ingen systemintegreret høj EQE og høj lysstyrke. Dette begrænses hovedsageligt af dårlig ladningsinjektion / transport i enheden, som stammer fra de isolerende egenskaber ved langkædede organiske ligander, der almindeligvis anvendes i PENC'er.
For at afstemme PENC'ernes overfladeegenskaber er der ud over de almindeligt anvendte langkædede oleylamin og oliesyre (OA) blevet undersøgt en række alternative ligander, og der er udviklet mange nyttige ligandstyringsstrategier efter syntesen. På grund af perovskitternes meget dynamiske ligandbinding og ioniske krystalstruktur er PENC'ernes overfladeegenskaber og strukturelle integritet imidlertid meget følsomme over for det omgivende kemiske miljø under kolloid syntese og efterbehandling, hvilket gør realiseringen af rationel ligandteknik af PENC'er ekstremt høj. udfordrende. Derfor er passende overfladeligander, der kan opretholde PENC'ernes høje lyseffektivitet og fremragende kolloide stabilitet, samtidig med at de effektive elektriske egenskaber ved det resulterende emissive lag sikres effektive elektriske egenskaber, afgørende for den fremtidige præstationsforbedring af relaterede lysdioder.
I dette arbejde rapporterer forfatterne en høj lysstyrke, højeffektiv LED baseret på ren grøn-emitterende blyformamidinbromid (FAPbBr3), der afslører effektiv ligandudveksling og / eller PENS-kompensation under let rensning ved hjælp af NSA-holdige opløsningsmidler og derved forbedrer stabiliteten af den kolloide opløsning og høje PLQY'er. Derudover viser de samlede emissive lag af NSA PEC'er gode ladningstransportegenskaber, som kan stamme fra den stærke kobling af PEC'er induceret af NSA-molekyler. Ved at indlejre en optimeret NSA FAPbBr3-emitter i en komplet LED udviser enheden en grøn elektroluminescens (EL) top ved 532 nm med en halv højdebredde (fwhm) på ca. 21 nm, svarende til International Commission on Illumination (CIE) koordinater (0,19,0,77), den grønne primære farve.
Fig.1 Materialesyntese og karakterisering
Figur 2 Ligandbindingsegenskaber for PENC'er
Figur 3 Egenskaber ved enheder med en enkelt bærer
Figur 4 LED'er baseret på FAPbBr3 perovskit nanokrystaller
