Een onderzoeksteam van de Florida State University heeft een nieuwe manier ontwikkeld om blauw licht te creëren uit een klasse materialen die een enorm potentieel heeft voor opto-elektronische apparaten, waaronder zonnecellen, light-emitting diodes (LED's) en lasers.

Onder leiding van FSU-hoogleraar chemie Biwu Ma heeft het team een ​​nieuwe studie gepubliceerd in Advanced Energy Materials dat een eenvoudige en effectieve aanpak beschrijft om een ​​efficiënt en stabiel blauw licht te creëren uit metaalhalogenide-perovskieten. Metaalhalogenideperovskieten zijn een opkomende klasse van halfgeleidermaterialen die worden gekenmerkt door een kubische kristalstructuur die goede lichtuitstralende eigenschappen heeft, terwijl ze ook gemakkelijk en goedkoop te vervaardigen zijn.

Wetenschappers, waaronder Ma, hebben al zeer efficiënte en stabiele op perovskiet gebaseerde LED's gemaakt voor groen en rood licht, maar een efficiënt en stabiel blauw licht was moeilijk te bereiken. Blauw licht vereist veel stroom en de zuiverheid van de blauwe kleur neemt na verloop van tijd vaak af.

Zonder een efficiënt en stabiel blauw licht is het onmogelijk om wit licht te creëren.

"We hebben nieuwe strategieën ontwikkeld om efficiënt en stabiel blauw licht van perovskieten te bereiken en LED's met hogere prestaties te fabriceren", zei Ma. "Als je een kleurenscherm wilt, heb je blauw, groen en rood nodig. Groen en rood presteren al goed, maar blauw is moeilijker. Het is niet eenvoudig om stabiel blauw te maken omdat het meer energie heeft."

Ma en zijn team creëerden blauwe emitterende nanobloedplaatjes met behulp van een metaalhalogenide-perovskiet op basis van de chemische verbinding cesium-loodbromide, of CsPbBr₃ . Nanobloedplaatjes zijn nanomaterialen met slechts een paar eenheidscellen in dikte en ervaren daardoor de effecten van sterke diëlektrische en kwantumopsluiting.

Om ervoor te zorgen dat deze specifieke nanoplaatjes efficiënt en stabiel blauw licht uitstralen, hebben onderzoekers ze gecoat met een multifunctioneel organisch sulfaat dat oppervlaktepassivering mogelijk maakte, een zeer effectieve methode die wordt gebruikt om de luminescentie-eigenschappen en stabiliteit te verbeteren.

In dit project zorgt de eenvoudige passivering van organisch sulfaat ervoor dat de nanobloedplaatjes niet worden afgebroken, waardoor ze een efficiënter en stabieler blauw licht kunnen uitstralen.

Met deze opgedoken gepassiveerde CsPbBr₃ nanoplatelets als emitters, werden proof-of-concept LED's gefabriceerd om een ​​zuiver blauwe lichtemissie te vertonen, met een piek van 462 nanometer. De luminantie van 691 candela per vierkante meter (de standaardeenheid die de helderheid van een apparaat specificeert) en de halfwaardetijd van 20 minuten die in dit werk worden bereikt, behoren tot de beste waarden voor puur blauwe perovskiet-LED's op basis van tot nu toe gerapporteerde nanobloedplaatjes.

"Ons werk toont duidelijk het potentieel aan van het gebruik van op de juiste manier gepassiveerde perovskiet-nanoplaatjes als emitters voor zeer efficiënte en stabiele LED's," zei Ma. + Verder verkennen

Blauw licht betekent grote vooruitgang voor op perovskiet gebaseerde LED's