Em 25 de novembro, a equipe do Professor Wei Zhanhua do Instituto de Materiais Luminescentes e Exibição de Informações da Universidade Huaqiao e da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais e a equipe do Professor Edward H. Sargent do Departamento de Engenharia Eletrônica e de Computação da Universidade of Toronto publicou em conjunto uma publicação online no principal jornal acadêmico internacional Nature Research paper O controle de distribuição permite LEDs de perovskita de dimensão reduzida eficientes. Este trabalho alcançou uma melhoria significativa no desempenho e na vida útil dos dispositivos LED de perovskita por meio da passivação de defeitos e do controle da dimensão do centro luminoso, e espera-se que seja aplicado a novos campos de exibição e iluminação no futuro.
Nature é uma das revistas acadêmicas mais influentes do mundo, dedicada a relatar e comentar os avanços mais importantes na pesquisa científica global. Vale a pena mencionar que, em 2018, a Universidade Huaqiao publicou a edição original da Nature como uma unidade de comunicação pela primeira vez. Três anos depois, a Universidade Huaqiao publicou mais uma vez os artigos oficiais da Nature' s como uma unidade de comunicação, marcando que o nível de pesquisa científica da escola' s foi significativamente melhorado e entrou na via rápida de desenvolvimento saudável.
As perovskitas de halogeneto de metal têm excelentes propriedades optoeletrônicas, como alto coeficiente de extinção molar, longa distância de migração de portadores, gap ajustável e alta tolerância a defeitos. Eles têm amplas perspectivas de aplicação em células solares e diodos emissores de luz. Com base na diferença na estrutura cristalina microscópica, as perovskitas de haletos metálicos podem ser divididas em dimensões zero, dimensões baixas e tridimensionais. Entre eles, o material de perovskita de baixa dimensão tem um efeito de confinamento quântico, tem uma grande energia de ligação de excitons, não é fácil de produzir recombinação não radiativa e tem alta eficiência luminosa.
No entanto, a fim de desenvolver materiais de perovskita de haleto metálico de baixa dimensão e alta eficiência para dispositivos emissores de luz, ainda existem dois grandes desafios: primeiro, a existência de estados de defeito causará a formação de centros de recombinação não radiativa, levando para a migração de íons. É favorável à eficiência luminosa e estabilidade do dispositivo; a segunda é a formação de poços quânticos híbridos multifásicos, que irão causar a transferência de energia do poço quântico de banda larga para o poço quântico de gap estreito sob luz e excitação elétrica, resultando em dissipação, que não é propícia à emissão de luz do dispositivo Eficiência, pureza da cor.
Figura 1 Diagrama esquemático do processo de formação de filme de três tipos de filmes finos luminescentes de perovskita, onde PEA representa sal de fenetilamônio, TPPO representa óxido de trifenilfosfina e TFPPO representa óxido de tris (4-fluorofenil) fosfina.
A fim de melhorar o desempenho dos dispositivos LED de perovskita de baixa dimensão, a equipe de Edward H. Sargent da Universidade de Toronto e a equipe de Wei Zhanhua da Universidade Huaqiao propuseram em conjunto uma estratégia de controle de largura de poço de passivação de superfície de perovskita de haleto metálico de baixa dimensão. Conforme mostrado na Figura 1, durante o processo de cristalização iniciado pelo antissolvente, os íons [PbBr6] 4-, MA {{7}} e Cs {{8}} formam primeiro flocos precursores de perovskita e, em seguida, PEA {{9} } cátions orgânicos interagem com os flocos precursores para gerar filme de luminescência de perovskita de baixa dimensão. No grupo de referência, a desordem e a difusão rápida de cátions orgânicos PEA {{11}} levaram à geração de centros de defeitos e estruturas de poços quânticos com dimensões aleatórias. No grupo experimental, a ligação P = O nas moléculas de TPPO e TFPPO pode interagir com os flocos precursores de perovskita P = O: Pb2 {{14}}, que efetivamente regula o processo de cristalização e reduz a geração de centros de defeito. Além disso, os grupos F abundantes em TFPPO podem interagir com cátions orgânicos PEA+ para retardar a liberação de matérias-primas e atrasar o crescimento de cristais e, finalmente, formar um filme luminescente de perovskita de alta qualidade com dimensões uniformes.
Figura 2 (a) Diagrama esquemático da estrutura do dispositivo LED de perovskita, diagrama transversal do microscópio eletrônico de transmissão e diagrama esquemático da estrutura do nível de energia; (b) a curva de corrente-tensão, curva de brilho-tensão e eficiência quântica externa correspondente aos três dispositivos LED de perovskita - Curva de brilho; (c) Distribuição estatística da eficiência quântica externa de três dispositivos LED de perovskita; (d) Curvas de corrente-tensão de três dispositivos perovskita de um elétron e de um único orifício; (e) Com base no processamento TFPPO A curva de vida operacional de dispositivos LED de perovskita.
Conforme mostrado na Figura 2, esse filme possui uma morfologia superficial uniforme e densa, com comprimento de onda de emissão de 517 nm, meia largura de apenas 20 nm e eficiência de fotoluminescência próxima a 100%. O dispositivo LED verde preparado tem uma eficiência quântica externa de 25,6% e uma vida operacional de 2 horas com um brilho de 7.200 cd m-2, excedendo em muito dispositivos similares relatados atualmente.
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 serão necessários para trabalhar juntos para melhorar o desempenho de saída em estado estacionário, repetibilidade de dispositivo de alta eficiência e desempenho de saída espectral multicolorida do dispositivo.
No artigo, o Dr. Ma Dongxin, um pós-doutorado da Universidade de Toronto, foi o primeiro autor. Ela havia conduzido uma pesquisa visitante de um ano na Universidade Huaqiao; O Dr. Kebin Lin da Universidade Huaqiao foi o segundo autor e também fez contribuições importantes para o trabalho. O professor Edward H. Sargent e o professor Wei Zhanhua são os autores correspondentes. Este 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 Huaqiao. (
