Исследователи разработали спектроскопию EETA — специализированный инструмент для анализа динамики носителей заряда в реальном времени в работающих устройствах.
Яркие дисплеи и эффективное освещение обеспечиваются за счет использования светодиодов PeLED чистого красного цвета.
Китайская академия наук
Ученые из Китая объявили о создании чисто-красных перовскитных светодиодов (PeLED), которые являются самыми яркими и эффективными из когда-либо созданных.
Прорыв, достигнутый группой ученых из Китайского университета науки и технологий (USTC), устраняет критический недостаток, который ранее ограничивал эффективность этих многообещающих материалов.
Исследовательская группа успешно разработала PeLED, которые достигли пиковой внешней квантовой эффективности 24,2% и потрясающей максимальной яркости 24 600 кандел на квадратный метр (кд м−2).
Чисто-красные PeLED считаются критически важными для разработки ярких дисплеев следующего поколения и энергоэффективных световых решений. Однако фундаментальный компромисс между эффективностью и яркостью долгое время сдерживал их прогресс.
Это было связано с «утечкой носителей» в широко используемых трехмерных смешанных галогенидных перовскитных материалах, таких как CsPbI3−xBrx, где электрические заряды выходили до того, как они успевали преобразоваться в свет.
«Хотя трехмерные (3D) смешанные галогенидные перовскиты, такие как CsPbI3-xBrx, обеспечивают превосходный перенос заряда, их эффективность резко падает при высоком токе из-за неразрешенной утечки носителей заряда», — пояснили ученые.
Разработка специализированного диагностического инструмента
Исследовательская группа USTC под руководством профессоров Яо Хунбиня, Фань Фэнцзя, Линь Юэ и Ху Вэя взялась за решение этой проблемы.
Чтобы устранить это ограничение, исследователи под руководством профессора Яо Хунбиня, Фан Фэнцзя, Линь Юэ и Ху Вэя из USTC разработали специализированный диагностический инструмент — спектроскопию электрически возбуждаемого переходного поглощения (EETA). Это позволило им проводить анализ динамики носителей в реальном времени в рабочих устройствах.
Команде удалось точно определить причину этой утечки.
«Они обнаружили, что утечка дырок в слой переноса электронов, которая ранее не была обнаружена из-за отсутствия методов определения характеристик in situ, является основной причиной снижения эффективности», — подчеркивается в пресс-релизе.
«Чтобы улучшить способность перовскитов ограничивать носители заряда, исследователи спроектировали трехмерную внутризеренную гетероструктуру внутри перовскитного излучателя, которая встраивает узкозонные светоизлучающие области в непрерывный каркас [PbX6]4-, разделенные широкозонными барьерами, ограничивающими носители заряда».
Эти барьеры эффективно задерживают носители заряда и заставляют их преобразовываться в свет гораздо более эффективно.
Преодоление существенного препятствия в перовскитной оптоэлектронике
Важнейшим компонентом этой новой архитектуры является молекула, называемая p-толуолсульфонил-L-аргинин (PTLA). Ученые обнаружили, что уникальная химическая структура PTLA позволяет ему закрепляться в решетке перовскита.
«PTLA локально расширяет решетку, создавая фазы с широкой запрещенной зоной, не нарушая структурной непрерывности», — пояснили исследователи.
«Высокоразрешающая просвечивающая электронная микроскопия и сверхбыстрая спектроскопия подтвердили плавный перенос носителей между фазами гетероструктуры и подавленную утечку дырок».
Оптимизированные устройства PeLED продемонстрировали беспрецедентную производительность. Новые PeLED сохраняют впечатляющую эффективность в 10,5% даже при работе на уровне почти 90% от своей пиковой, рекордной яркости (22 670 кд м−2).
«Испытания на стабильность показали период полураспада 127 часов при 100 кд·м-2 с минимальным спектральным сдвигом во время работы», — говорится в пресс-релизе.
Объединив передовые методы диагностики с разработкой интеллектуальных материалов, ученые USTC преодолели существенное препятствие в перовскитной оптоэлектронике и открыли путь новому поколению ярких источников чистого красного света для широкого спектра технологий.
Исследование опубликовано в журнале Nature.
Sourse: interestingengineering.com
