Het onderzoeksteam van prof. Cui Linsong van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC), in samenwerking met het team van prof. Samuel D. Stranks van de Universiteit van Cambridge, heeft een nieuwe strategie bedacht om de prestaties van blauwe lichtgevende diodes te verbeteren ( LED's) op basis van perovskietmaterialen. Hun werk is gepubliceerd in Nature Photonics .

Perovskiet-LED's zijn naar voren gekomen als een veelbelovende technologie van de volgende generatie voor verlichting en displays vanwege hun superieure luminescerende eigenschappen en kosteneffectiviteit. Hoewel er aanzienlijke vooruitgang is geboekt op het gebied van groene, rode en nabij-infrarode perovskiet-LED's, is de ontwikkeling van blauwe perovskiet-LED's achtergebleven, wat een groot knelpunt op dit gebied vormt.

Om deze uitdaging aan te gaan, ontwierp het onderzoeksteam een ​​multifunctioneel ionisch additief, Bis(trifenylfosfine)iminiumchloride (PPNCl), met meerdere geladen resonantievormen en een dynamische elektronische toestand. Deze verbinding maakt nauwkeurige controle mogelijk over de samenstelling en distributie van perovskietfasen, waardoor niet-stralingsrecombinatiekanalen en ionenmigratie effectief worden onderdrukt, waardoor de efficiëntie en stabiliteit van blauwe perovskiet-LED's aanzienlijk wordt verbeterd.

PPNCl interageert met de componenten van het perovskiet via waterstofbinding, waardoor het kristallisatieproces wordt beïnvloed en de overgang naar hoogdimensionale fasen met verbeterde luminescentie-efficiëntie wordt bevorderd.

Transiënte absorptie (TA) spectroscopiestudies hebben verder aangetoond dat PPNCl energieoverdrachtsprocessen versnelt van laagdimensionale naar hoogdimensionale fasen, waardoor onvolledige energieoverdracht en energieverlies als gevolg van niet-stralingsrecombinatie in laagdimensionale fasen wordt onderdrukt.

Bovendien coördineren PPNCl-moleculen met perovskietcomponenten en vertonen ze elektrostatische interacties, waardoor defecten in perovskietfilms effectief worden gepassiveerd en de migratie van halogenide-ionen wordt geremd, wat leidt tot een aanzienlijke verbetering van de luminescentie-efficiëntie en spectrale stabiliteit van perovskietfilms.

Dankzij de effectieve controle die PPNCl uitoefent op de faseverdeling van perovskiet, defecttoestanden en ionenmigratie, zijn zeer efficiënte en stabiele blauwe perovskiet-LED's bereikt. Deze apparaten vertonen een maximale externe kwantumefficiëntie (EQE) van 21,4% (emissiepiek bij 483 nm), wat de hoogste efficiëntie markeert die tot nu toe is bereikt in blauwe perovskiet-LED's. Bovendien is de stabiliteit van de apparaten bijna 30 keer verbeterd.

Deze innovatieve prestatie maakt de weg vrij voor verdere vooruitgang in de prestaties van blauwe perovskiet-LED's, wat een opmerkelijke vooruitgang in de perovskiet-LED-technologie aangeeft.

Meer informatie: Shuai Yuan et al., Efficiënte blauwe elektroluminescentie uit perovskieten met een kleinere dimensie, Natuurfotonica (2024). DOI:10.1038/s41566-024-01382-6

Journaalinformatie: Natuurfotonica

Aangeboden door de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China