Selon les médias étrangers,-les diodes électroluminescentes (DEL) sont les héros méconnus de l'industrie de l'éclairage. Ils fonctionnent efficacement, dissipent moins de chaleur et durent longtemps. Aujourd'hui, les scientifiques travaillent sur un nouveau matériau pour rendre les LED plus efficaces et durer plus longtemps pour des applications dans l'électronique grand public, la médecine et la sécurité.
Researchers from the U.S. Department of Energy's (DOE) Argonne National Laboratory, Brookhaven National Laboratory, Los Alamos National Laboratory, and SLAC National Accelerator Laboratory report that they have prepared stable calcium for such LEDs Titanite nanocrystals. Research institutes from the Taiwan region of China also contributed to this research.
Les pérovskites sont une classe de matériaux dotés de structures cristallines spéciales qui absorbent et émettent de la lumière, ce qui les rend utiles dans une gamme d'applications écoénergétiques-, y compris les cellules solaires et divers détecteurs.
Alors que les nanocristaux de pérovskite sont des candidats de choix pour un nouveau type de matériau LED, ils se sont révélés instables lors des tests. L'équipe a stabilisé les nanocristaux dans des structures poreuses appelées cadres organométalliques, ou MOF en abrégé. Basées sur des matériaux-abondants sur Terre et fabriquées à température ambiante, ces LED pourraient un jour permettre des téléviseurs-et des appareils électroniques grand public à moindre coût, de meilleurs appareils d'imagerie à rayons gamma-et même des systèmes autonomes pour la médecine, l'analyse de sécurité et la recherche scientifique. Alimentez le-détecteur de rayons X.
"We solved the stability problem of perovskite materials by encapsulating them in MOF structures," said Xuedan Ma, a scientist at the Center for Nanoscale Materials (CNM) in Argonne, DOE's Office of User Facilities, "Our research shows that this approach enables We can dramatically improve the brightness and stability of the luminescent nanocrystals."
Hsinhan Tsai, former JR Oppenheimer postdoc at Los Alamos University, added: "The interesting concept of incorporating perovskite nanocrystals in MOFs has already been demonstrated in powder form, but this is the first time we have successfully integrated them into the emissive layer of an LED. "
Les tentatives précédentes de fabrication de LED nanocristallines ont été entravées par la dégradation des nanocristaux en phases massives indésirables, qui enlèvent les avantages des nanocristaux et diminuent leur potentiel en tant que LED pratiques. La matière en vrac est composée de milliards d'atomes. Les matériaux comme les pérovskites sont constitués de quelques milliers d'atomes à l'échelle nanométrique et se comportent donc différemment.
Dans leur nouvelle méthode, l'équipe a stabilisé les nanocristaux en les fabriquant dans une matrice de MOF, comme une balle de tennis serrée par du fil de fer barbelé. Ils ont utilisé des nœuds de plomb dans le cadre comme précurseurs métalliques et des sels d'halogénure comme matériaux organiques. La solution de sel d'halogénure contient du bromure de méthylammonium, qui réagit avec le plomb dans la charpente et assemble des nanocristaux autour des noyaux de plomb dans la matrice. Étant donné que la matrice maintient les nanocristaux séparés, ils n'interagissent pas et ne se dégradent pas. La méthode est basée sur une-méthode de revêtement en solution qui est beaucoup moins coûteuse que le procédé sous vide largement utilisé aujourd'hui pour fabriquer des LED inorganiques.
Les LED MOF-stabilisées peuvent produire une lumière rouge, bleue et verte brillante et différentes nuances de chaque lumière.
"In this work, we demonstrate for the first time that perovskite nanocrystals stabilized in MOFs will create bright, stable LEDs in a variety of colors," said Wanyi Nie, a scientist at the Center for Integrated Nanotechnology at Los Alamos National Laboratory. "We can create different colors, improve color purity and increase photoluminescence quantum yield, a measure of a material's ability to emit light."
The research team used the Advanced Photon Source (APS) -- DOE's Office of Science User Facility in Argonne -- to perform time-resolved X-ray absorption spectroscopy, a technique that allowed them to discover changes in perovskite materials over time. Researchers can track the movement of charges through the material and learn important information about what happens when light is emitted.
"We can only do this with the powerful single X-ray pulse and unique temporal structure of APS," said group leader Xiaoyi Zhang in Argonne's X-ray Science Division, "We can track charged particles in tiny perovskite crystals. s position."
Lors des tests de durabilité, le matériau s'est bien comporté sous les rayons UV, la chaleur et les champs électriques sans se dégrader et perdre son efficacité de détection de la lumière et de luminescence, une condition clé pour les applications pratiques telles que les téléviseurs et les détecteurs de rayonnement.
