Em 25 de novembro, a equipe do professor Wei Zhanhua, do Instituto de Materiais Luminescentes e Exibição de Informações, e da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de Huaqiao, e a equipe do professor Edward H. Sargent, do Departamento de Engenharia Eletrônica e de Computação da Universidade de Toronto, publicaram conjuntamente uma publicação online na principal revista acadêmica internacional Nature. Trabalho de pesquisa O controle de distribuição permite LEDs de perovskita de dimensão reduzida e eficientes. Este trabalho alcança uma melhoria significativa no desempenho e na vida útil dos dispositivos LED de perovskita através da passivação de defeitos e regulação da dimensão do centro de luminescência, e espera-se que seja aplicado a novos campos de exibição e iluminação no futuro.
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.
As perovskitas de haletos metálicos têm excelentes propriedades optoeletrônicas, como alto coeficiente de extinção molar, longa distância de migração de portadores, gap de banda de energia ajustável e alta tolerância a defeitos, e têm amplas perspectivas de aplicação nas áreas de células solares e diodos{0}} emissores de luz . As perovskitas de haletos metálicos podem ser classificadas em zero-dimensional, baixa-dimensional e tridimensional-dimensional com base na diferença na estrutura cristalina microscópica. Entre eles, materiais de perovskita de baixa-dimensão têm efeito de confinamento quântico, grande energia de ligação de éxciton, recombinação não-radiativa não é fácil de ocorrer e eficiência luminosa é alta.
No entanto, para desenvolver materiais de perovskita de haletos metálicos de baixa-dimensão, eficientes e estáveis para dispositivos- emissores de luz, ainda há dois grandes desafios: um é a existência de estados defeituosos, que levarão à formação de centros de recombinação não-radiativa, resultando em migração de íons, e é benéfico para a eficiência luminosa e estabilidade do dispositivo; o segundo é a formação de poços quânticos mistos multifásicos, o que levará à transferência de energia do poço quântico de banda larga para o poço quântico de banda estreita sob excitação óptica e elétrica, resultando em dissipação, que não é propícia à luminescência do dispositivo. Eficiência, pureza de cor.
Figura 1. Diagrama esquemático do processo de formação do filme de três tipos de filmes emissores de luz de perovskita, nos quais PEA representa sal de fenetilamônio, TPPO representa óxido de trifenilfosfina e TFPPO representa óxido de tris(4-fluorofenil)fosfina.
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.
No grupo de referência, a difusão rápida e desordenada de PEA mais cátions orgânicos leva à criação de centros de defeitos e estruturas de poços quânticos de dimensões desordenadas. No grupo experimental, as ligações P=O nas moléculas de TPPO e TFPPO podem interagir com os flocos precursores de perovskita por meio de interações P=O:Pb2 plus, regulando efetivamente o processo de cristalização e reduzindo a geração de centros de defeitos. Além disso, os grupos F abundantes no TFPPO podem interagir com PEA mais cátions orgânicos, que desempenham o papel de liberação lenta de matérias-primas e retardo do crescimento de cristais e, finalmente, formam uma luz de perovskita de alta-qualidade{{4} } emissão de filme com dimensões uniformes.
Figura 2(a) Estrutura esquemática, imagem TEM em corte transversal- e diagrama esquemático da estrutura de nível de energia de dispositivos LED de perovskita; (b) curvas de tensão-de corrente correspondentes, curvas de tensão-de brilho e eficiências quânticas externas de três dispositivos LED de perovskita- Curvas de brilho; (c) distribuições estatísticas de eficiências quânticas externas de três dispositivos LED de perovskita; (d) curvas de-tensão de corrente de três dispositivos de perovskita de um-elétron e de um-buraco; (e) Curvas de vida útil operacional baseadas em TFPPO- de dispositivos LED de perovskita.
Conforme mostrado na Figura 2, este filme tem uma morfologia de superfície uniforme e densa, o comprimento de onda de emissão é de 517 nm, a largura do meio pico de emissão é de apenas 20 nm e a eficiência de fotoluminescência é próxima de 100 por cento. A eficiência quântica externa do dispositivo LED verde preparado é tão alta quanto 25,6%, e a vida útil operacional atinge 2 horas com um brilho de 7.200 cd m-2, superando em muito a de dispositivos semelhantes relatados até agora.
O professor Wei Zhanhua disse que, nos últimos anos, o desempenho do dispositivo e a vida útil dos LEDs de perovskita melhoraram significativamente, mas ainda há um longo caminho a percorrer. No futuro, mais cientistas precisarão trabalhar juntos para melhorar o-desempenho de saída de estado estável, a repetibilidade do dispositivo de alta-eficiência e o desempenho de saída espectral de várias-cores do dispositivo.
Neste artigo, o Dr. Ma Dongxin, pós-doutorando da Universidade de Toronto, é o primeiro autor. Ela conduziu uma-pesquisa visitante de um ano na Universidade Huaqiao; Dr. Lin Kebin da Huaqiao University é o segundo autor e também fez importantes contribuições para este trabalho. O Prof. Edward H. Sargent e o Prof. Wei Zhanhua são os autores correspondentes. O trabalho de pesquisa foi fortemente apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, a Fundação de Ciências Naturais da Província de Fujian e o Fundo de Pesquisa Científica da Universidade de Huaqiao.
