Новый материал для создания чистых красных перовскитовых светодиодов

Ученые из Китайского университета науки и технологий (USTC) при Китайской академии наук (CAS) достигли важного прорыва в области перовскитовых светодиодов (PeLED). В их исследовании, опубликованном в журнале Nature, представлен новый материал, который устанавливает рекорд по характеристикам светодиодов, обеспечивая пик внешней квантовой эффективности (EQE) 24,2% и максимальную яркость 24 600 кд/м² — это самый яркий чистый красный PeLED на данный момент.

Ранее, для создания ярких красных перовскитовых светодиодов, ученые сталкивались с дилеммой: либо высокая яркость, либо эффективность. Хотя трёхмерные смешанные галогенные перовскиты, такие как CsPbI3-xBrx, обеспечивают отличную передачу заряда, их эффективность значительно снижается при высоком токе из-за утечек носителей заряда, которые до недавнего времени не удавалось устранить.

Используя новый диагностический метод, спектроскопию переходного поглощения при электрическом возбуждении (EETA), команда, возглавляемая профессорами Яо Хунбином, Фань Фэнцзя, Линь Юэ и Ху Вэем, наблюдала динамику носителей заряда в реальном времени в работающих устройствах. Они обнаружили, что утечка дырок в слое переноса электронов, ранее не выявленная, является ключевой причиной снижения эффективности. Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали трёхмерную внутризёренную гетероструктуру в перовскитовом излучателе, включающую области с узкой запрещённой зоной, которые излучают свет, и барьеры с широкой запрещённой зоной, удерживающие носители заряда.

Одним из ключевых элементов решения стала молекула п-толуолсульфонил-L-аргинина (PTLA), которая стабильно связывается с решёткой перовскита через несколько функциональных групп (гуанидиновых, карбоксильных, амино- и сульфонильных). PTLA локально расширяет решетку, образуя фазы с широкой запрещённой зоной, не нарушая структурной целостности. Высокая разрешающая способность электронного микроскопа и сверхбыстрая спектроскопия подтвердили успешную передачу носителей заряда и подавление утечки дырок.

Новые PeLED-устройства продемонстрировали исключительные характеристики: при яркости 22 670 кд/м² (почти 90% от максимальной) коэффициент цветопередачи оставался на уровне 10,5%, что значительно превышает предыдущие достижения. В ходе тестов стабильности было установлено, что при яркости 100 кд/м² срок службы таких светодиодов составляет 127 часов, с минимальным изменением спектра.

Команда исследователей объясняет успех работы двойной ролью гетероструктуры: она эффективно удерживает дырки в эмиттере, при этом обеспечивая высокую подвижность носителей заряда благодаря непрерывной трёхмерной решётке.

Это исследование устраняет важный пробел в области перовскитовой оптоэлектроники, сочетая инновационные материалы с передовой диагностикой. Эксперты назвали его "вехой" в области перовскитовых светодиодов, отметив методологическую строгость и революционные результаты.

С уважением, ООО "Компания "База Электроники"

Вернуться на главную