Il gruppo di ricerca del Prof. Cui Linsong dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC), in collaborazione con il gruppo del Prof. Samuel D. Stranks dell'Università di Cambridge, ha ideato una nuova strategia per migliorare le prestazioni dei diodi emettitori di luce blu ( LED) basati su materiali di perovskite. Il loro lavoro è stato pubblicato su Nature Photonics .
I LED alla perovskite sono emersi come una promettente tecnologia di prossima generazione per l'illuminazione e i display grazie alle loro proprietà luminescenti superiori e al rapporto costo-efficacia. Sebbene siano stati compiuti progressi significativi nei LED alla perovskite verde, rossa e nel vicino infrarosso, lo sviluppo dei LED alla perovskite blu è rimasto indietro, ponendo un grave collo di bottiglia nel settore.
Per affrontare questa sfida, il gruppo di ricerca ha progettato un additivo ionico multifunzionale, il cloruro di bis(trifenilfosfina)iminio (PPNCl), con molteplici forme di risonanza caricate e uno stato elettronico dinamico. Questo composto consente un controllo preciso sulla composizione e sulla distribuzione delle fasi di perovskite, sopprimendo efficacemente i canali di ricombinazione non radiativi e la migrazione ionica, migliorando così in modo significativo l'efficienza e la stabilità dei LED blu di perovskite.
Il PPNCl interagisce con i componenti della perovskite tramite legami idrogeno, influenzando il processo di cristallizzazione e favorendo la transizione verso fasi ad alta dimensionalità con maggiore efficienza di luminescenza.
Studi di spettroscopia di assorbimento transitorio (TA) hanno inoltre rivelato che PPNCl accelera i processi di trasferimento di energia dalle fasi a bassa dimensionalità a quelle ad alta dimensionalità, sopprimendo il trasferimento di energia incompleto e la perdita di energia dovuta alla ricombinazione non radiativa nelle fasi a bassa dimensionalità.
Inoltre, le molecole di PPNCl si coordinano con i componenti della perovskite e mostrano interazioni elettrostatiche, passivando efficacemente i difetti nei film di perovskite e inibendo la migrazione degli ioni alogenuri, portando a un miglioramento significativo dell'efficienza della luminescenza e della stabilità spettrale dei film di perovskite.
Grazie all'efficace controllo esercitato da PPNCl sulla distribuzione della fase della perovskite, sugli stati di difetto e sulla migrazione ionica, sono stati ottenuti LED blu perovskite stabili e ad alta efficienza. Questi dispositivi mostrano un picco di efficienza quantica esterna (EQE) del 21,4% (picco di emissione a 483 nm), segnando la massima efficienza raggiunta fino ad oggi nei LED blu alla perovskite. Inoltre, la stabilità dei dispositivi è stata migliorata di quasi 30 volte.
Questo risultato innovativo apre la strada a ulteriori progressi nelle prestazioni dei LED a perovskite blu, segnalando notevoli progressi nella tecnologia LED a perovskite.
Ulteriori informazioni: Shuai Yuan et al, Elettroluminescenza blu efficiente da perovskiti a dimensione ridotta, Nature Photonics (2024). DOI:10.1038/s41566-024-01382-6
Informazioni sul giornale: Fotonica della natura
Fornito dall'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina
