در 25 نوامبر، تیم پروفسور وی ژانهوا از مؤسسه نمایشگر اطلاعات و مواد درخشان از دانشگاه Huaqiao و دانشکده علوم و مهندسی مواد و تیم پروفسور ادوارد اچ سارجنت از گروه مهندسی الکترونیک و کامپیوتر دانشگاه تورنتو به طور مشترک یک نشریه آنلاین را در مجله علمی بین المللی Nature Research منتشر کرد. این کار از طریق غیرفعال سازی نقص و کنترل ابعاد مرکز نور به بهبود قابل توجهی در عملکرد و طول عمر دستگاه های LED پروسکایت دست یافته است و انتظار می رود در آینده در زمینه های نمایشگر و نورپردازی جدید اعمال شود.
نیچر یکی از تأثیرگذارترین مجلات دانشگاهی در جهان است که به گزارش و اظهار نظر در مورد مهمترین دستاوردهای تحقیقات علمی جهانی اختصاص دارد. شایان ذکر است که در سال 2018 دانشگاه Huaqiao شماره اصلی Nature را به عنوان یک واحد ارتباطی برای اولین بار منتشر کرد. سه سال بعد، دانشگاه Huaqiao یک بار دیگر مقالات رسمی Nature' را به عنوان یک واحد ارتباطی منتشر کرد که نشان میدهد سطح تحقیقات علمی مدرسه' به طور قابل توجهی بهبود یافته است و وارد خط سریع شده است. توسعه سالم
پروسکایت های متال هالید دارای خواص نوری الکترونیکی عالی هستند، مانند ضریب خاموشی مولی بالا، فاصله مهاجرت حامل طولانی، شکاف نواری قابل تنظیم و تحمل نقص بالا. آنها چشم انداز کاربرد گسترده ای در سلول های خورشیدی و دیودهای ساطع کننده نور دارند. بر اساس تفاوت در ساختار بلوری میکروسکوپی، پروسکایت هالید فلزی را می توان به صفر بعدی، کم بعدی و سه بعدی تقسیم کرد. در میان آنها، ماده پروسکایت با ابعاد کم دارای اثر محصور شدن کوانتومی است، انرژی اتصال اکسایتون زیادی دارد، تولید نوترکیبی غیر تشعشعی آسان نیست و بازده درخشان بالایی دارد.
با این حال، به منظور توسعه مواد پروسکایت متال هالید با ابعاد کم با کارایی بالا و پایدار برای دستگاه های ساطع کننده نور، هنوز دو چالش عمده وجود دارد: اول، وجود حالت های نقص باعث تشکیل مراکز نوترکیبی غیر تشعشعی می شود که منجر به به مهاجرت یونی برای بهره وری و پایداری نورانی دستگاه مفید است. دوم تشکیل چاههای کوانتومی ترکیبی چند فازی است که باعث انتقال انرژی از چاه کوانتومی شکاف باند وسیع به چاه کوانتومی شکاف باند باریک تحت نور و تحریک الکتریکی میشود و در نتیجه اتلاف میشود که منجر به انتشار نور نمیشود. کارایی دستگاه، خلوص رنگ.
شکل 1 نمودار شماتیک فرآیند تشکیل فیلم سه نوع لایه نازک شب تاب پروسکایت، که در آن PEA نشان دهنده نمک فن اتیل آمونیوم، TPPO نشان دهنده اکسید تری فنیل فسفین، و TFPPO نشان دهنده اکسید تریس(4-فلوروفنیل)فسفین است.
به منظور بهبود عملکرد دستگاههای LED پروسکایت کمبعد، تیم Edward H. Sargent از دانشگاه تورنتو و تیم Wei Zhanhua از دانشگاه Huaqiao به طور مشترک یک استراتژی کنترل عرض چاه غیرفعالسازی سطح پروسکایت پروسکایت با ابعاد کم را پیشنهاد کردند. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، در طول فرآیند تبلور آغاز شده توسط ضد حلال، یون های [PbBr6]4-، MA{7}} و Cs{8}} ابتدا پوسته های پیش ساز پروسکایت و سپس PEA را تشکیل می دهند{9} } کاتیون های آلی با تکه های پیش ساز برهم کنش می کنند تا فیلم لومینسانس پروسکایتی با ابعاد کم تولید کنند. در گروه مرجع، بی نظمی و انتشار سریع کاتیون های آلی PEA{11}} منجر به تولید مراکز نقص و ساختارهای چاه کوانتومی با ابعاد تصادفی شد. در گروه آزمایش، پیوند P=O در مولکولهای TPPO و TFPPO میتواند با پوستههای پیشساز پروسکایت P=O:Pb2{14}} تعامل داشته باشد که به طور موثر فرآیند تبلور را تنظیم میکند و تولید مراکز نقص را کاهش میدهد. علاوه بر این، گروههای F فراوان در TFPPO میتوانند با کاتیونهای آلی PEA+ برای کند کردن آزاد شدن مواد خام و تأخیر در رشد کریستالها تعامل داشته باشند و در نهایت یک فیلم شب تاب پروسکایتی با کیفیت بالا با ابعاد یکنواخت تشکیل دهند.
شکل 2 (الف) نمودار شماتیک ساختار دستگاه LED پروسکایت، نمودار میکروسکوپ الکترونی عبوری مقطعی و نمودار شماتیک ساختار سطح انرژی. (ب) منحنی جریان-ولتاژ، منحنی روشنایی-ولتاژ و بازده کوانتومی خارجی مربوط به سه دستگاه LED پروسکایت - منحنی روشنایی. (ج) توزیع آماری بازده کوانتومی خارجی سه دستگاه LED پروسکایت. (د) منحنیهای جریان-ولتاژ سه دستگاه تکالکترونی و تک سوراخی پروسکایت. (ه) بر اساس پردازش TFPPO منحنی عمر عملیاتی دستگاه های LED پروسکایت.
همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، این فیلم دارای مورفولوژی سطحی یکنواخت و متراکم است، با طول موج انتشار 517 نانومتر، نیم عرض تنها 20 نانومتر، و بازده فوتولومینسانس نزدیک به 100٪. دستگاه LED سبز آماده شده دارای راندمان کوانتومی خارجی 25.6% و عمر کاری 2 ساعت در روشنایی 7200 cd m-2 است که بسیار بیشتر از دستگاه های مشابه گزارش شده در حال حاضر است.
پروفسور Wei Zhanhua گفت که در چند سال گذشته، عملکرد دستگاه و عمر عملکرد LED های پروسکایت به طور قابل توجهی بهبود یافته است، اما هنوز راه زیادی در پیش است. در آینده به دانشمندان بیشتری نیاز است تا برای بهبود عملکرد خروجی حالت پایدار، تکرارپذیری دستگاه با راندمان بالا و عملکرد خروجی طیفی چند رنگ دستگاه با یکدیگر همکاری کنند.
در این مقاله، دکتر ما دانگسین، یکی از همکاران فوق دکتری در دانشگاه تورنتو، اولین نویسنده بود. او یک تحقیق بازدید یک ساله در دانشگاه Huaqiao انجام داده بود. دکتر Kebin Lin از دانشگاه Huaqiao نویسنده دوم بود و همچنین سهم مهمی در کار داشت. پروفسور ادوارد اچ. سارجنت و پروفسور وی ژانهوا نویسندگان مرتبط هستند. این کار تحقیقاتی به شدت توسط بنیاد ملی علوم طبیعی چین، بنیاد علوم طبیعی استان فوجیان و صندوق تحقیقات علمی دانشگاه Huaqiao حمایت شده است. (
