Nylig publiserte forskningsgruppen til professor Liangsheng Liao fra Soochow University og deres samarbeidspartnere en artikkel med tittelen "Efficient Near-Infrared Electroluminescence from Lanthanide-Doped Perovskite Quantum Cutters" på Angew. Chem. Int. Ed.
Artikkelen demonstrerer en svært effektiv nær-infrarød LED med en topp EQE på 7,7 prosent ved en sentral bølgelengde på 990 nm, som representerer de mest effektive perovskittbaserte LEDene med emisjonsbølgelengder over 850 nm.
Introduksjon
Perovskite nanokrystaller (PeNCs) viser størrelse- og komposisjonsjusterbar luminescens med høy effektivitet og høy fargerenhet i synlig lys. Å oppnå effektiv elektroluminescens (EL) i den nær-infrarøde (NIR) regionen er imidlertid utfordrende, og begrenser dens potensielle anvendelser.
Her demonstrerer vi en svært effektiv nær-infrarød lysemitterende diode (LED) som utvider EL-bølgelengden til 1000 nm ved å dope ytterbiumioner inn i PeNC-matrisen (Yb3 pluss: PeNCs), som er direkte sensibilisert av PeNC-matrisen. Yb3 pluss ion å oppnå. Den effektive kvantetilpasningsprosessen gjør det mulig for Yb3 plus :PeNCs å oppnå fotoluminescenskvanteutbytte (PLQYs) så høye som 126 prosent.
Ved å bruke halogenidsammensetningsteknikk og overflatepassiveringsstrategier for å forbedre PLQY og ladningstransportbalanse, demonstrerer vi en svært effektiv nær-infrarød LED med en topp EQE på 7,7 prosent ved en sentral bølgelengde på 990 nm, som representerer den høyeste effektiviteten for emisjonsbølgelengder over 850 nm . Perovskittbaserte lysdioder.
Innovativt poeng: I denne studien dopet vi ytterbiumioner inn i perovskitt nanokrystaller for å utvide elektroluminescensbølgelengden til 1000 nm. Den synergistiske effekten av halogenid-støkiometrikontroll og overflatepassivering gjør oss i stand til å realisere svært effektive nær-infrarøde lysdioder med en topp-EQE på 7,7 prosent, den høyeste effektiviteten så langt blant OLED-er og PeLED-er med toppbølgelengder over 850 nm.
Grafisk guide
Figur 1 a) TEM-bilde og elementær kartlegging av Yb3 pluss :PeNCs, innsettingen av TEM-bildet viser krystalldiffraksjonsmønsteret. b) XRD-mønster, c) IR PLQY, d) PL-spektrum, e) Absorpsjon av forskjellig halogenid-støkiometri av Yb3 pluss :CsPb(Cl1-xBrx)3 PeNCs. f) Yb3 pluss: Energioverføringsmekanismen til PeNCs, de tre rekombinasjonsveiene er betegnet som henholdsvis (1), (2) og (3). g) TA-spektra ved utvalgte pumpe-probe-forsinkelser. h) Normalisert TA-signalforfall ved 450 nm versus tid for Yb3 pluss :PeNCs med forskjellige nominelle dopingkonsentrasjoner.
Fig. 2 a) Skjematisk diagram av enhetsstrukturen til nær-infrarøde PeLEDs basert på Yb3 pluss: CsPb(Cl1-xBrx)3 NC emitter. b) Energibånddiagram. c) Strømfordeling av lysenergikanalen inne i den nær-infrarøde LED-en. d) Basert på EQE- og J-karakteristikkene til PeLED-ene til Yb3 plus :CsPbCl1-xBrx NC-emitteren, beregnes EQE-en kun med tanke på den nær-infrarøde toppen. e) PLQY av PeNC-filmer og topp EQE (middelverdier) av NIR PeLEDs ved forskjellige eksitoniske bølgelengder. f) EL-spektra som tilsvarer forskjellige avvik fra 3,2 V til 6 V, med en trinnstørrelse på 0.2V. Innsatsen viser EL-spekteret til PeLED-en drevet på 3,2 V.
Figur 3a) Innsettet viser molekylstrukturen til BTC. b) EQE - strømtetthetsegenskaper. c) Peak EQE-histogrammer av uberørte (blå kurve) og passiverte (rød kurve) LED-enheter. JV-kurver for hull-bare enheter d) og elektron-bare enheter e) basert på uberørte og passiverte Yb3 pluss :PeNCs. Den svarte stiplede linjen indikerer fellefyllingsspenningen. f) Peak EQE-sammenligning mellom enhetene våre, tidligere rapporterte NIR PeLDs og OLEDs (EL toppbølgelengder over 850 nm).
Figur 4 a) Overflatepassiveringsmekanisme til Yb3 plus: PeNCs. XPS-spektra av uberørt og passivert Yb3 pluss: Yb 4d; b) XPS-spektra av Pb 4f5/2 og 4f7/2 c). d) FTIR-transmisjonsspektra av benzyltiocyanat, uberørt og passivert Yb3 pluss: PeNCs. e) Forbigående PL-forfall av uberørt og passivert Yb3 pluss :PeNCs oppnådd ved en bølgelengde på 480 nm. f) PLQY av gjenværende eksiton-emisjon ved 480 nm (blå kurve) av PeNCs og PLQY av nær-infrarød emisjon av Yb3 pluss ioner ved 990 nm (rosa kurve).
