Στις 25 Νοεμβρίου, η ομάδα του καθηγητή Wei Zhanhua από το Ινστιτούτο Φωτεινών Υλικών και Προβολής Πληροφοριών του Πανεπιστημίου Huaqiao και της Σχολής Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών και η ομάδα του Καθηγητή Edward H. Sargent από το Τμήμα Ηλεκτρονικής και Μηχανικής Υπολογιστών του Πανεπιστημίου του Τορόντο δημοσίευσαν από κοινού μια ηλεκτρονική δημοσίευση στο κορυφαίο διεθνές ακαδημαϊκό περιοδικό Nature Research paper Ο έλεγχος διανομής επιτρέπει την αποτελεσματική μειωμένη διάσταση perovskite Οι λυχνίες LED. Αυτό το έργο έχει επιτύχει σημαντική βελτίωση στην απόδοση και τη διάρκεια ζωής των συσκευών LED perovskite μέσω της παθητικοποίησης ελαττωμάτων και του φωτεινού ελέγχου της διάστασης του κέντρου και αναμένεται να εφαρμοστεί σε νέα πεδία προβολής και φωτισμού στο μέλλον.
Το Nature είναι ένα από τα πιο ισχυρά ακαδημαϊκά περιοδικά στον κόσμο, αφιερωμένο στην αναφορά και τον σχολιασμό των σημαντικότερων ανακαλύψεων στην παγκόσμια επιστημονική έρευνα. Αξίζει να σημειωθεί ότι το 2018, το Πανεπιστήμιο Huaqiao δημοσίευσε για πρώτη φορά το αρχικό τεύχος του Nature ως μονάδα επικοινωνίας. Τρία χρόνια αργότερα, το Πανεπιστήμιο Huaqiao δημοσίευσε για άλλη μια φορά τα επίσημα έγγραφα του Nature ως μονάδα επικοινωνίας, σηματοδοτώντας ότι το επίπεδο επιστημονικής έρευνας του σχολείου έχει βελτιωθεί σημαντικά και έχει εισέλθει στη γρήγορη λωρίδα της υγιούς ανάπτυξης.
Τα perovskites αλογονιδίου μετάλλων έχουν τις άριστες οπτικοηλεκτρονικές ιδιότητες, όπως ο υψηλός μοριακός συντελεστής εξαφάνισης, η μεγάλη απόσταση μετανάστευσης μεταφορέων, το διευθετήσιμο χάσμα ζωνών, και η υψηλή ανοχή ελαττωμάτων. Έχουν ευρείες προοπτικές εφαρμογής σε ηλιακά κύτταρα και δίοδοι εκπομπής φωτός. Με βάση τη διαφορά στη μικροσκοπική κρυσταλλική δομή, τα μεταλλικά αλογονίδια perovskites μπορούν να χωριστούν σε μηδενικά, χαμηλού διαστάσεων και τρισδιάστατα. Μεταξύ αυτών, το χαμηλού διαστάσεων υλικό perovskite έχει κβαντικό αποτέλεσμα περιορισμού, έχει μεγάλη ενέργεια δέσμευσης exciton, δεν είναι εύκολο να παραχθεί μη ακτινοβόλα ανασυνδυασμός και έχει υψηλή φωτεινή απόδοση.
Ωστόσο, προκειμένου να αναπτυχθούν υψηλής απόδοσης και σταθερά υλικά perovskite μεταλλικού αλογονιδίου χαμηλής διάστασης για συσκευές εκπομπής φωτός, εξακολουθούν να υπάρχουν δύο σημαντικές προκλήσεις: πρώτον, η ύπαρξη καταστάσεων ελαττωμάτων θα προκαλέσει το σχηματισμό μη ακτινωτού κέντρου ανασυνδυασμού, οδηγώντας σε μετανάστευση ιόντων. Είναι ευνοϊκό για τη φωτεινή απόδοση και σταθερότητα της συσκευής. το δεύτερο είναι ο σχηματισμός πολυφασικών υβριδικών κβαντικών φρεαμάτων, τα οποία θα προκαλέσουν μεταφορά ενέργειας από το κβαντικό κενό ευρείας ζώνης στο κενό στενής ζώνης κβαντικά καλά κάτω από την ελαφριά και ηλεκτρική διέγερση, με αποτέλεσμα τη διάχυση, η οποία δεν ευνοεί την εκπομπή φωτός της συσκευής Αποδοτικότητα, καθαρότητα χρώματος.
Σχήμα 1 Σχηματικό διάγραμμα της διαδικασίας σχηματισμού φιλμ τριών ειδών φωτεινών λεπτών μεμβρανών perovskite, όπου το PEA αντιπροσωπεύει το άλας φαιναιθυλαμμονίου, το TPPO αντιπροσωπεύει το οξείδιο της τριφαινυλοφωσφαίνης και το TFPPO αντιπροσωπεύει το οξείδιο της φωσφορίνης tris (4-φθοροφαινυλ)φωσφορίνη.
Προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση των συσκευών LED χαμηλού διαστάσεων perovskite, η ομάδα Edward H. Sargent του Πανεπιστημίου του Τορόντο και η ομάδα Wei Zhanhua του Πανεπιστημίου Huaqiao πρότειναν από κοινού μια χαμηλού διαστάσεων στρατηγική ελέγχου πλάτους επιφάνειας αλογονιδίου perovskite. Όπως φαίνεται στο σχήμα 1, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κρυστάλλωσης που ξεκίνησε από τα ιόντα αντι-διαλύτη, [PbBr6]4-, MA+ και Cs+ σχηματίζουν πρώτα προδρόμους perovskite και στη συνέχεια οι οργανικοί cations PEA+ αλληλεπιδρούν με τις πρόδρομες νιφάδες για την παραγωγή χαμηλού διαστάσεων φιλμ φωτεινότητας perovskite. Στην ομάδα αναφοράς, η διαταραχή και η ταχεία διάχυση των οργανικών παραχωρήσεων PEA+ οδήγησαν στη δημιουργία κέντρων ελαττωμάτων και τυχαίων κβαντικών δομών φρεσκών. Στην πειραματική ομάδα, ο δεσμός P=O στα μόρια TPPO και TFPPO μπορεί να αλληλεπιδράσει με τις πρόδρομες νιφάδες perovskite P=O:Pb2+, η οποία ρυθμίζει αποτελεσματικά τη διαδικασία κρυστάλλωσης και μειώνει την παραγωγή κέντρων ελαττωμάτων. Επιπλέον, οι άφθονες ομάδες F στο TFPPO μπορούν να αλληλεπιδράσουν με οργανικά cations PEA+ για να επιβραδύνουν την απελευθέρωση πρώτων υλών και να καθυστερήσουν την ανάπτυξη κρυστάλλων και τελικά να σχηματίσουν μια υψηλής ποιότητας φωτίζουσα μεμβράνη perovskite με ομοιόμορφες διαστάσεις.
Σχήμα 2 στοιχείο α) Σχηματικό διάγραμμα της δομής της διάταξης LED perovskite, διατομή ηλεκτρονικού μικροσκοπίου διατομής μετάδοσης και σχηματικό διάγραμμα της δομής του ενεργειακού επιπέδου· β) την καμπύλη τάσης ρεύματος, την καμπύλη φωτεινότητας-τάσης και την εξωτερική κβαντική απόδοση που αντιστοιχεί στις τρεις συσκευές LED perovskite- καμπύλη φωτεινότητας· γ) Στατιστική κατανομή της εξωτερικής κβαντικής απόδοσης τριών συσκευών LED perovskite· δ) καμπύλες τάσης ρεύματος τριών διατάξεων μονού ηλεκτρονίου και μίας οπής perovskite· ε) Με βάση την επεξεργασία TFPPO Η καμπύλη διάρκειας ζωής των συσκευών LED perovskite.
Όπως φαίνεται στο σχήμα 2, αυτή η ταινία έχει ομοιόμορφη και πυκνή μορφολογία επιφάνειας, με μήκος κύματος εκπομπής 517 nm, μισό πλάτος μόλις 20 nm και απόδοση φωτοφωταύγειας κοντά στο 100%. Η προετοιμασμένη πράσινη συσκευή LED έχει εξωτερική κβαντική απόδοση 25,6% και διάρκεια ζωής 2 ωρών σε φωτεινότητα 7.200 cd m-2, ξεπερνώντας κατά πολύ παρόμοιες συσκευές που αναφέρονται σήμερα.
Ο καθηγητής Wei Zhanhua δήλωσε ότι τα τελευταία χρόνια, η απόδοση της συσκευής και η διάρκεια λειτουργίας των LED perovskite έχουν βελτιωθεί σημαντικά, αλλά υπάρχει ακόμα πολύς δρόμος. Στο μέλλον, χρειάζονται περισσότεροι επιστήμονες για να συνεργαστούν για να βελτιώσουν την απόδοση εξόδου σε σταθερή κατάσταση, την επαναληψιμότητα της συσκευής υψηλής απόδοσης και την πολύχρωμη φασματική απόδοση εξόδου της συσκευής.
Στην εργασία, ο Δρ Ma Dongxin, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο, ήταν ο πρώτος συγγραφέας. Είχε πραγματοποιήσει μια ετήσια έρευνα επίσκεψης στο Πανεπιστήμιο Huaqiao. Ο Δρ Kebin Lin από το Πανεπιστήμιο Huaqiao ήταν ο δεύτερος συγγραφέας και επίσης έκανε σημαντικές συνεισφορές στο έργο. Ο καθηγητής Edward H. Sargent και ο καθηγητής Wei Zhanhua είναι αντίστοιχοι συγγραφείς. Αυτό το ερευνητικό έργο έχει υποστηριχθεί έντονα από το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας, το Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της επαρχίας Fujian και το Ταμείο Επιστημονικής Έρευνας του Πανεπιστημίου Huaqiao. (
