Στον τομέα των συσκευών ηλεκτροφωτισμού perovskite (PeLEDs), η απόδοση των μπλε συσκευών ηλεκτροφωτισμού υστερεί σε σχέση με άλλες παρόμοιες συσκευές λόγω της έλλειψης μεθόδων κατασκευής. Εδώ, ερευνητές από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Πεκίνου, το Ινστιτούτο Χημικής Φυσικής Dalian, την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών και το Ινστιτούτο Εφαρμοσμένης Φυσικής της Σαγκάης, την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών χρησιμοποίησαν βρωμιούχο 2-φαινυλαιθυλαμίνης (PEABr) και βρωμιούχο διφαινυλοπολυλαμίνης (DPPABr). ) των μικτών ligands για την προετοιμασία των νανοκρυσταλλικών ταινιών CsPbClBr2 in situ. Η ανάμειξη των δύο συνδέσμων είχε ως αποτέλεσμα μια ισχυρή εκπομπή μπλε φωτός στα 470 nm με κβαντική απόδοση φωτοφωταύγειας έως και 60% λόγω του σχηματισμού μιας στενής κατανομής πλάτους κβαντικού φρεάσου. Σε αυτή τη βάση, επιτεύχθηκε μια εξαιρετικά αποτελεσματική μπλε συσκευή perovskite με μέγιστη εξωτερική κβαντική απόδοση 8,8% στα 473 nm.
Η σχετική εργασία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communication με τίτλο "Έλεγχος διαστάσεων των in situ κατασκευασμένων νανοκρυστάλλων CsPbClBr2 προς αποτελεσματικές διόδους που εκπέμπουν μπλε φως".
Οι δίοδοι εκπομπής φωτός Perovskite (PeLEDs) έχουν αναδειχθεί σε αναδυόμενη τεχνολογία οθόνης λόγω της υψηλής καθαρότητας του χρώματος, της υψηλής εξωτερικής κβαντικής απόδοσης (EQE) και της δυνατότητας επεξεργασίας λύσεων. Αξιοποιώντας τις ιοντικές ιδιότητες των περόβσκιων αλογονιδίων μετάλλων, τα PELEDs μπορούν να κατασκευαστούν άμεσα με μια επιτόπια τεχνική κατασκευής των πρόδρομων λύσεων perovskite spin-coating στα υποστρώματα-στόχους. Από τότε που αναφέρθηκαν για πρώτη φορά οι συσκευές ηλεκτροφωτισμού perovskite (EL) που λειτουργούν σε θερμοκρασία δωματίου το 2014, τα πράσινα, κόκκινα και σχεδόν υπέρυθρα PeLED έχουν επιτύχει μέγιστα EQEs άνω του 20%, συγκρίσιμα με τις οργανικές δίοδοι εκπομπής φωτός και τις κβαντικές δίοδοι εκπομπής φωτός κουκκίδας. Ωστόσο, η απόδοση των μπλε PeLEDs εξακολουθεί να υστερεί πίσω από τις πράσινες, κόκκινες και σχεδόν υπέρυθρες δίοδοι εκπομπής φωτός, ειδικά για εφαρμογές οθόνης στην καθαρή μπλε περιοχή (455-475 nm), γεγονός που αποτελεί εμπόδιο στην ανάπτυξη τεχνολογιών έγχρωμης οθόνης.
Σε γενικές γραμμές, η φασματική διαμόρφωση των εκπομπών τύπου perovskite μπορεί να επιτευχθεί με τον συντονισμό της σύνθεσης, του μεγέθους ή/και του μεγέθους. Μειώνοντας το μέγεθος των χύδην perovskites ή εισάγοντας μικτά αλογονίδια, προετοιμάστηκαν με επιτυχία τρισδιάστατα νανοκρυστάλλους perovskite με μπλε εκπομπές. Ωστόσο, τα ζητήματα αποδοτικότητας και σταθερότητας των μπλε ηλεκτροφωταύγειων συσκευών που βασίζονται σε τέτοιους μικρού μεγέθους νανοκρυστάλλους perovskite οφείλονται κυρίως στον περίπλοκο καθαρισμό και τον διαχωρισμό φάσης.
Μια άλλη στρατηγική για την επίτευξη μπλε PeLEDs υψηλής απόδοσης είναι η κατασκευή οιονεί δισδιάστατων (οιονεί 2D) δομών perovskite με πολλαπλά κβαντικά πηγάδια. Οι ιδιότητες φωτοφωταύγειας (PL) αυτών των οιονεί 2D perovskites σχετίζονται στενά με τη μεταφορά ενέργειας από μικρούς σε μεγάλους τομείς n. Διαπιστώθηκε ότι μια επίπεδη οιονεί 2D κατανομή πλάτους κβαντικού φρεαιδίου perovskite (QWD) είναι απαραίτητη για τη διευκόλυνση της μεταφοράς μεταφορέων και τη μείωση της πρόσθετης απώλειας ενέργειας για την πραγματοποίηση φωτοβολταϊκών συσκευών υψηλής απόδοσης. Ωστόσο, η επίδραση του QWD στις συσκευές EL είναι λιγότερο μελετημένη.
Είναι γνωστό ότι το QWD μπορεί να ελεγχθεί ρυθμίζοντας την αναλογία των πρόδρομων μειγμάτων ή με τη μηχανική ligand. Εδώ, αποδεικνύεται ότι η χρήση διπλών ligands είναι μια αποτελεσματική στρατηγική για τον έλεγχο του QWD των νανοκρυσταλλικών ταινιών CsPbClBr2 που παρασκευάζονται επί τόπου. 2-φαινυλαιθυλαμίνη βρωμιούχο (PEABr) είναι ένα αποτελεσματικό ligand για τη διαμόρφωση μικρών n τομείς, ενώ 3,3-διφαινυλοπολυλαμίνη βρωμιούχο (DPPABr) είναι ένας αποτελεσματικός δίλφας για τη διαμόρφωση μεγάλων τιμών n. Μια συνετή επιλογή της αναλογίας των δύο ligands μπορεί να περιορίσει το QWD με μια κεντρική κυριαρχία n = 4.
Αυτός ο αποτελεσματικός έλεγχος μεγέθους διευκολύνει την αποδοτική μεταφορά ενέργειας, με αποτέλεσμα ισχυρή εκπομπή μπλε φωτός στα 470 nm μήκους κύματος με κβαντική απόδοση PL (PLQY) έως και 60%. Η χρήση διπλών ligands με τάση να σχηματίζουν μικρούς τομείς n και μεγάλους τομείς n είναι μια ευέλικτη στρατηγική για την επίτευξη στενών QWD για βελτιωμένες ιδιότητες PL. Με βάση τις βελτιστοποιημένες λεπτές μεμβράνες που παρασκευάζονται με ανάμειξη PEABr και DPPABr, επιτεύχθηκε σε μήκος κύματος 473 nm μια συσκευή ηλεκτροφωτισμού υψηλής απόδοσης με μέγιστο EQE 8,8%. (Κείμενο: Άισιν Τζιόρο Σταρ)
Εικ. 1 Δομικά χαρακτηριστικά των νανοκρυσταλλικών λεπτών μεμβρανών CsPbClBr2. Σχηματικό διάγραμμα της διαδικασίας επιτόπιας προετοιμασίας των νανοκρυσταλλικών λεπτών μεμβρανών CsPbClBr2. Μελετήθηκε η σχέση μεταξύ της ολοκληρωμένης έντασης q του προτύπου GIWAXS των νανοκρυσταλλικών μεμβρανών CsPbClBr2 με διαφορετικές αναλογίες DPPABr και PEABr.
Εικ. 2 Οπτικές μετρήσεις των νανοκρυσταλλικών λεπτών μεμβρανών CsPbClBr2. Μελετήθηκαν φασματοφωταύγεια σε σταθερή κατάσταση, φάσματα απορρόφησης και b-PLQYs νανοκρυσταλλικών μεμβρανών CsPbClBr2 με διαφορετικές αναλογίες DPPABr και PEABr.
Εικ. 3 Η επίδραση του QWD στη δυναμική του φορέα. α, β Μέγιστη εξέλιξη FWHM που εξάγεται από ευρείες λευκασμένες κορυφές (425-470 nm) δειγμάτων D0P8, D4P4 και D8P0. c Σχηματική απεικόνιση της συμπεριφοράς φορέα μετά από διέγερση. Η διαδικασία ανασυνδυασμού του φορέα μπορεί να χωριστεί σε πέντε στάδια: I, σχηματισμός φορέα· II, μεταφορά exciton. III, μεταφορά φορτίου. IV, μεταφορά αντίστροφης φόρτισης. V, συνεχής μεταφορά φορτίου και ανασυνδυασμός.
Εικόνα 4 Χαρακτηριστικά της μπλε συσκευής perovskite. Διάγραμμα επιπέδου ενέργειας μιας ηλεκτροφωτατρικής συσκευής. Διατομή εικόνας TEM μιας πολυστρωματικής ηλεκτροφωτατρικής συσκευής. c EL φάσματα σε 3.6, 4.4 και 5.2V προς τα εμπρός προκατάληψη. d Τρέχοντα χαρακτηριστικά πυκνότητας-φωτεινότητας-τάσης της συσκευής με τις καλύτερες επιδόσεις. EQE – Χαρακτηριστικά τάσης του εξοπλισμού βέλτιστης απόδοσης. f Μέγιστο ιστόγραμμα EQE 28 συσκευών.
