25. november, teamet til professor Wei Zhanhua fra Institute of Luminescent Materials and Information Display, og School of Materials Science and Engineering, Huaqiao University, og teamet til professor Edward H. Sargent, Department of Electronic and Computer Engineering, University of Toronto, publiserte i fellesskap en nettpublikasjon i det beste internasjonale akademiske tidsskriftet Nature. Forskningsartikkel Distribusjonskontroll muliggjør effektive reduserte-dimensjonale perovskitt-lysdioder. Dette arbeidet oppnår en betydelig forbedring i ytelsen og levetiden til perovskite LED-enheter gjennom defektpassivering og regulering av luminescenssenterdimensjoner, og forventes å bli brukt på nye skjerm- og belysningsfelt i fremtiden.
Nature is one of the most influential academic journals in the world, dedicated to reporting and commenting on the most important breakthroughs in global scientific research. It is worth mentioning that in 2018, Huaqiao University published the official journal of Nature as a correspondence unit for the first time. Three years later, Huaqiao University once again published a paper in Nature as a communication unit, marking that the school's scientific research level has been significantly improved and it has entered the fast lane of sound development.
Metallhalogenidperovskitter har utmerkede optoelektroniske egenskaper, slik som høy molar ekstinksjonskoeffisient, lang bærermigrasjonsavstand, avstembart energibåndgap og høy defekttoleranse, og har brede bruksmuligheter innen solceller og lys-dioder . Metallhalogenidperovskitter kan klassifiseres i null-dimensjonale, lav-dimensjonale og tre-dimensjonale basert på forskjellen i mikroskopisk krystallstruktur. Blant dem har lav-dimensjonale perovskittmaterialer en kvantebegrensningseffekt, stor eksitonbindingsenergi, ikke-strålingsrekombinasjon er ikke lett å finne, og lyseffektiviteten er høy.
Men for å utvikle effektive og stabile lav-dimensjonale metallhalogenidperovskittmaterialer for lys-emitterende enheter, er det fortsatt to store utfordringer: den ene er eksistensen av defekttilstander, som vil føre til dannelse av ikke-strålende rekombinasjonssentre, noe som resulterer i ionemigrering, og Det er fordelaktig for lyseffektiviteten og stabiliteten til enheten; den andre er dannelsen av multifase blandede kvantebrønner, som vil føre til overføring av energi fra kvantebrønnen med bredbåndsgap til kvantebrønnen for smalbåndsgap under optisk og elektrisk eksitasjon, noe som resulterer i spredning, som ikke bidrar til luminescensen av enheten. Effektivitet, fargerenhet.
Figur 1. Skjematisk diagram av filmdannelsesprosessen til tre typer perovskitt lys-avgivende filmer, der PEA representerer fenetylammoniumsalt, TPPO representerer trifenylfosfinoksid og TFPPO representerer tris(4-fluorfenyl)fosfinoksid.
In order to improve the performance of low-dimensional perovskite LED devices, Edward H. Sargent's team from the University of Toronto and Wei Zhanhua's team from Huaqiao University jointly proposed a surface passivation-well width control strategy for low-dimensional metal halide perovskites. As shown in Figure 1, in the anti-solvent-induced crystallization process, PbBr64-, MA plus and Cs plus ions first form perovskite precursor flakes, and then PEA plus organic cations interact with the precursor flakes to form low-dimensional perovskite luminescence. film.
I referansegruppen fører uordnet, rask diffusjon av PEA pluss organiske kationer til dannelsen av defektsentre og kvantebrønnstrukturer med uordnede dimensjoner. I den eksperimentelle gruppen kan P=O-bindingene i TPPO- og TFPPO-molekylene samhandle med perovskitt-forløperflakene gjennom P=O:Pb2 pluss-interaksjoner, som effektivt regulerer krystalliseringsprosessen og reduserer dannelsen av defektsentre. I tillegg kan de mange F-gruppene i TFPPO samhandle med PEA pluss organiske kationer, som spiller rollen som sakte frigjøring av råmaterialer og retardering av krystallvekst, og til slutt danner et perovskittlys av høy-kvalitet{{4} }avgivende film med ensartede dimensjoner.
Figur 2(a) Skjematisk struktur, tverrsnitts-TEM-bilde og skjematisk diagram av energinivåstrukturen til perovskitt LED-enheter; (b) tilsvarende strøm-spenningskurver, lysstyrke-spenningskurver og ekstern kvanteeffektivitet for tre perovskitt LED-enheter- lysstyrkekurver; (c) statistiske fordelinger av ekstern kvanteeffektivitet for tre perovskitt LED-enheter; (d) strøm-spenningskurver for tre perovskitt-enkelt-elektron- og enkelt-hullsenheter; (e) TFPPO-baserte driftslevetidskurver for perovskite LED-enheter.
Som vist i figur 2 har denne filmen en jevn og tett overflatemorfologi, emisjonsbølgelengden er 517 nm, emisjonens halve-toppbredde er bare 20 nm, og fotoluminescenseffektiviteten er nær 100 prosent. Den eksterne kvanteeffektiviteten til den forberedte grønne LED-enheten er så høy som 25,6 prosent, og driftslevetiden når 2 timer ved en lysstyrke på 7200 cd m-2, langt over den for lignende enheter rapportert så langt.
Professor Wei Zhanhua sa at de siste årene har enhetens ytelse og driftslevetid til perovskite LED-er blitt betydelig forbedret, men det er fortsatt en lang vei å gå. I fremtiden må flere forskere samarbeide for å forbedre ytelsen til stabil-utdata, høy-repeterbarhet på enheten og flerfargespektralytelsen til enheten.
I denne artikkelen er Dr. Ma Dongxin, en postdoktor ved University of Toronto, den første forfatteren. Hun har utført ett-års besøksforskning ved Huaqiao University; Dr. Lin Kebin fra Huaqiao University er den andre forfatteren og har også gitt viktige bidrag til dette arbeidet. Prof. Edward H. Sargent og Prof. Wei Zhanhua er de tilsvarende forfatterne. Forskningsarbeidet har blitt sterkt støttet av National Natural Science Foundation of China, Natural Science Foundation of Fujian Province og Scientific Research Fund ved Huaqiao University.
