در ۲۵ نوامبر، تیم پروفسور وی ژانهوا از مؤسسه نمایش مواد و اطلاعات نورانی، و دانشکده علوم و مهندسی مواد، دانشگاه هواقیائو، و تیم پروفسور ادوارد اچ سارجنت، گروه مهندسی الکترونیک و کامپیوتر دانشگاه تورنتو، به طور مشترک یک نشریه آنلاین در مجله دانشگاهی بین المللی برتر Nature منتشر کردند. تحقیق مقاله کنترل توزیع را قادر می سازد کارآمد کاهش بعدی perovskite LEDs. این کار به بهبود قابل توجهی در عملکرد و طول عمر دستگاه های LED perovskite از طریق فعال سازی نقص و تنظیم بعد مرکز لومینسانس دست می یابد، و انتظار می رود در آینده به میدان های نمایش و روشنایی جدید اعمال شود.
طبیعت یکی از تأثیرگذارترین مجلات دانشگاهی در جهان است که به گزارش دهی و اظهار نظر در مورد مهم ترین پیشرفت ها در تحقیقات علمی جهانی اختصاص دارد. شایان ذکر است که در سال ۲۰۱۸ دانشگاه هواقیائو مجله رسمی Nature را به عنوان واحد مکاتبات برای اولین بار منتشر کرد. سه سال بعد دانشگاه هواقیائو بار دیگر مقاله ای در Nature به عنوان یک واحد ارتباطی منتشر کرد و این نشان داد که سطح تحقیقات علمی مدرسه به طور قابل توجهی بهبود یافته و وارد خط سریع توسعه صدا شده است.
پروفسکیت های هالید فلزی دارای خواص اپتوالکرونیک عالی هستند، مانند ضریب انقراض مولر بالا، فاصله مهاجرت حامل طولانی، شکاف باند انرژی قابل تنظیم، و تحمل نقص بالا، و چشم انداز کاربرد گسترده ای در زمینه های سلول های خورشیدی و دیودهای ساطع کننده نور دارند. پروفسکیت های هالید فلزی را می توان بر اساس تفاوت ساختار کریستال میکروسکوپی به صورت صفر بعدی، کم ابعاد و سه بعدی طبقه بندی کرد. در میان آن ها مواد پروفسکیت کم ابعاد اثر حبس کوانتومی، انرژی اتصال اکسیتون بزرگ، ترکیب مجدد غیر تابشی به راحتی رخ نمی دهد و کارایی نورانی بالا است.
با این حال، به منظور توسعه مواد کارآمد و پایدار هالید پروفسکیت فلزی کم ابعاد برای دستگاه های ساطع کننده نور، هنوز دو چالش عمده وجود دارد: یکی وجود دولت های نقص، که منجر به تشکیل مراکز ترکیب مجدد غیر تابشی، و در نتیجه مهاجرت یون، و آن را به بهره وری نورانی و ثبات دستگاه مفید است؛ دوم تشکیل چاه های کوانتومی مخلوط چندفاز است که منجر به انتقال انرژی از چاه کوانتومی شکاف باند پهن به چاه کوانتومی شکاف باند باریک به خوبی تحت تحریک نوری و الکتریکی خواهد شد و در نتیجه از بین رفتن، که برای لومینسانس دستگاه مساعد نیست. بازدهي ، خلوص رنگ .
شکل 1. نمودار شماتیک فرایند تشکیل فیلم از سه نوع فیلم ساطع کننده نور perovskite، که در آن PEA نشان دهنده نمک فنتیل آمونیوم، TPPO نشان دهنده اکسید تریفنیل فسفین، و TFPPO نشان دهنده تریس (4-فلوروفنیل)اکسید فسفین است.
به منظور بهبود عملکرد دستگاه های LED perovskite کم ابعاد، تیم ادوارد اچ سارجنت از دانشگاه تورنتو و تیم وی ژانهوا از دانشگاه هواکیائو به طور مشترک یک استراتژی کنترل عرض انفعل سطح-چاه را برای پروفسکیت های هالید فلزی کم بعدی پیشنهاد کردند. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، در فرایند تبلور ناشی از ضد حلال، [PbBr6]4-، MA+ و Cs+ ions ابتدا دانه های پیش ساز perovskite را تشکیل می دهند، و سپس Cations آلی PEA+ با پولک های پیش ساز تعامل می کنند تا لومینسانس پروفسکیت کم بعدی را تشکیل دهند. فیلم.
در گروه مرجع، انتشار بی نظم، سریع cations PEA+organic منجر به ایجاد مراکز نقص و ساختارهای چاه کوانتومی ابعاد بی نظم می شود. در گروه تجربی، پیوندهای P=O در مولکول های TPPO و TFPPO می توانند از طریق برهم کنش های P=O:Pb2+ با پولک های پیش ساز پروفسکیت تعامل داشته باشند و فرایند تبلور را به طور مؤثر تنظیم کنند و تولید مراکز نقص را کاهش دهند. علاوه بر این، گروه های فراوان F در TFPPO می توانند با cations آلی PEA+ که نقش انتشار آهسته مواد اولیه و عقب ماندگی رشد کریستال را ایفا می کنند، تعامل داشته باشند و در نهایت یک فیلم نور ساطع کننده پروفسکیت با کیفیت بالا با ابعاد یکنواخت تشکیل دهند.
شکل 2(a) ساختار شماتیک، تصویر TEM مقطعی و نمودار شماتیک از ساختار سطح انرژی دستگاه های LED perovskite؛ ب) منحنی های جریان-ولتاژ متناظر، منحنی های روشنایی-ولتاژ و کارایی های کوانتومی خارجی سه دستگاه LED perovskite- منحنی های روشنایی؛ ج) توزیع های آماری بازده کوانتومی خارجی سه دستگاه LED perovskite. د) منحنی های جریان-ولتاژ سه دستگاه تک الکترونی و تک سوراخی پروفسکیت؛ ه) TFPPO مبتنی بر عامل منحنی طول عمر دستگاه های LED perovskite.
همان طور که در شکل ۲ نشان داده شده است، این فیلم ریفولوژی سطحی یکنواخت و متراکم دارد، طول موج انتشار ۵۱۷ nm، عرض نیمه اوج انتشار تنها ۲۰ nm، و کارایی فتولومینسانس نزدیک به ۱۰۰٪ است. بازده کوانتومی خارجی دستگاه ال ای دی سبز آماده شده تا ۲۵٫۶٪ بالا است و طول عمر عملیاتی در روشنایی ۷۲۰۰ سی دی ام-۲ به ۲ ساعت می رسد که به مراتب بیش از دستگاه های مشابه گزارش شده تا کنون است.
پروفسور وی ژانهوا گفت که در چند سال گذشته عملکرد دستگاه و زندگی عملیاتی LEDs perovskite به طور قابل توجهی بهبود یافته است، اما هنوز راه درازی در پیش است. در آینده دانشمندان بیشتری باید با هم کار کنند تا عملکرد خروجی حالت ثابت، تکرار پذیری دستگاه با کارایی بالا و عملکرد خروجی طیفی چند رنگ دستگاه را بهبود بخشند.
در این مقاله دکتر ما دونگشین، همکار پساداکتورا در دانشگاه تورنتو، اولین نویسنده است. او یک سال بازدید از تحقیقات در دانشگاه Huaqiao انجام شده است; دکتر لین کبین از دانشگاه هواقیائو نویسنده دوم است و کمک های مهمی نیز در این اثر کرده است. پروفسور ادوارد اچ سارجنت و پروفسور وی ژانهوا نویسندگان مربوطه هستند. کار تحقیقاتی به شدت توسط بنیاد ملی علوم طبیعی چین، بنیاد علوم طبیعی استان فوجیان و صندوق تحقیقات علمی دانشگاه هواقیائو حمایت شده است.
