Le 25 novembre, l'équipe du professeur Wei Zhanhua de l'Institut des matériaux luminescents et de l'affichage d'informations et de l'École des sciences et de l'ingénierie des matériaux de l'Université Huaqiao et l'équipe du professeur Edward H. Sargent du Département de génie électronique et informatique de l'Université de Toronto, ont publié conjointement une publication en ligne dans la principale revue universitaire internationale Nature. Document de recherche Le contrôle de la distribution permet d'utiliser des LED de pérovskite à dimensions réduites-efficaces. Ce travail améliore considérablement les performances et la durée de vie des dispositifs LED à pérovskite grâce à la passivation des défauts et à la régulation de la dimension centrale de la luminescence, et devrait être appliqué à de nouveaux champs d'affichage et d'éclairage à l'avenir.
Nature is one of the most influential academic journals in the world, dedicated to reporting and commenting on the most important breakthroughs in global scientific research. It is worth mentioning that in 2018, Huaqiao University published the official journal of Nature as a correspondence unit for the first time. Three years later, Huaqiao University once again published a paper in Nature as a communication unit, marking that the school's scientific research level has been significantly improved and it has entered the fast lane of sound development.
Les pérovskites aux halogénures métalliques ont d'excellentes propriétés optoélectroniques, telles qu'un coefficient d'extinction molaire élevé, une longue distance de migration des porteurs, une bande interdite d'énergie réglable et une tolérance élevée aux défauts, et ont de larges perspectives d'application dans les domaines des cellules solaires et des-diodes électroluminescentes . Les pérovskites aux halogénures métalliques peuvent être classées en zéro- dimension, basse - dimension et tri- dimension en fonction de la différence de structure cristalline microscopique. Parmi eux, les matériaux de pérovskite de faible -dimensions ont un effet de confinement quantique, une grande énergie de liaison des excitons, une recombinaison non-radiative n'est pas facile à se produire et l'efficacité lumineuse est élevée.
Cependant, afin de développer des matériaux de pérovskite aux halogénures métalliques efficaces et stables de faible -dimension pour les dispositifs émetteurs de lumière-, il reste encore deux défis majeurs : l'un est l'existence d'états de défaut, ce qui conduira à la formation de centres de recombinaison non-radiatifs, entraînant une migration des ions, et Il est bénéfique pour l'efficacité lumineuse et la stabilité de l'appareil ; le second est la formation de puits quantiques mixtes multiphases, ce qui conduira au transfert d'énergie du puits quantique à large bande interdite vers le puits quantique à bande interdite étroite sous excitation optique et électrique, entraînant une dissipation, qui n'est pas propice à la luminescence de l'appareil. Efficacité, pureté des couleurs.
Figure 1. Schéma de principe du processus de formation de film de trois types de films émetteurs de lumière pérovskite-, dans lesquels PEA représente le sel de phénéthylammonium, TPPO représente l'oxyde de triphénylphosphine et TFPPO représente l'oxyde de tris(4-fluorophényl)phosphine.
In order to improve the performance of low-dimensional perovskite LED devices, Edward H. Sargent's team from the University of Toronto and Wei Zhanhua's team from Huaqiao University jointly proposed a surface passivation-well width control strategy for low-dimensional metal halide perovskites. As shown in Figure 1, in the anti-solvent-induced crystallization process, PbBr64-, MA plus and Cs plus ions first form perovskite precursor flakes, and then PEA plus organic cations interact with the precursor flakes to form low-dimensional perovskite luminescence. film.
Dans le groupe de référence, la diffusion désordonnée et rapide de PEA plus des cations organiques conduit à la création de centres de défauts et de structures de puits quantiques de dimensions désordonnées. Dans le groupe expérimental, les liaisons P=O dans les molécules TPPO et TFPPO peuvent interagir avec les flocons précurseurs de pérovskite via des interactions P=O:Pb2 plus, régulant efficacement le processus de cristallisation et réduisant la génération de centres de défauts. De plus, les groupes F abondants dans le TFPPO peuvent interagir avec le PEA plus les cations organiques, qui jouent le rôle de libération lente des matières premières et de retardement de la croissance cristalline, et forment finalement une lumière pérovskite de haute - qualité {{4} }film émetteur de dimensions uniformes.
Figure 2(a) Structure schématique, image TEM en coupe- et diagramme schématique de la structure du niveau d'énergie des dispositifs LED à pérovskite ; (b) courbes de courant-tension, luminosité-courbes de tension et rendements quantiques externes correspondants de trois dispositifs LED à pérovskite- courbes de luminosité ; (c) distributions statistiques des efficacités quantiques externes de trois dispositifs LED à pérovskite ; (d) courbes de courant-tension de trois dispositifs pérovskite à un seul -électron et à un seul-trou ; (e) Courbes de durée de vie de fonctionnement basées sur TFPPO-des dispositifs LED à pérovskite.
Comme le montre la figure 2, ce film a une morphologie de surface uniforme et dense, la longueur d'onde d'émission est de 517 nm, la largeur du demi-pic d'émission- n'est que de 20 nm et l'efficacité de la photoluminescence est proche de 100 %. L'efficacité quantique externe du dispositif à LED verte préparé atteint 25,6 % et la durée de vie atteint 2 heures à une luminosité de 7 200 cd m-2, dépassant de loin celle d'appareils similaires rapportés jusqu'à présent.
Le professeur Wei Zhanhua a déclaré qu'au cours des dernières années, les performances de l'appareil et la durée de vie des LED à pérovskite ont été considérablement améliorées, mais qu'il reste encore un long chemin à parcourir. À l'avenir, davantage de scientifiques devront travailler ensemble pour améliorer-les performances de sortie à l'état stable,-la répétabilité de l'appareil à haute efficacité et les performances de sortie spectrale multi-couleurs de l'appareil.
Dans cet article, le Dr Ma Dongxin, boursier postdoctoral à l'Université de Toronto, est le premier auteur. Elle a mené une recherche invitée d'un-an à l'Université Huaqiao ; Le Dr Lin Kebin de l'Université Huaqiao est le deuxième auteur et a également apporté d'importantes contributions à ce travail. Le professeur Edward H. Sargent et le professeur Wei Zhanhua sont les auteurs correspondants. Les travaux de recherche ont été fortement soutenus par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, la Fondation des sciences naturelles de la province du Fujian et le Fonds de recherche scientifique de l'Université Huaqiao.