Utilizzando un semplice metodo di setaccio con solvente, i ricercatori del Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) hanno preso l'iniziativa nello sviluppo di diodi emettitori di luce a base di perovskite (PeLED) altamente efficienti e stabili con prestazioni record .
Il loro studio è pubblicato su Nature Photonics .
Le perovskiti sono uno dei materiali optoelettronici più promettenti grazie alle loro eccellenti prestazioni optoelettroniche e ai bassi costi di preparazione. Rispetto ai tradizionali diodi organici a emissione di luce (OLED), i PeLED hanno uno spettro di emissione di luce più ristretto e una purezza del colore superiore, mostrando quindi un grande potenziale di applicazione nei display e nell'illuminazione.
Tuttavia, nonostante i significativi progressi in termini di efficienza, la scarsa stabilità operativa ha limitato a lungo l’applicazione pratica dei PeLED. In particolare, una comprensione limitata della causa dell'instabilità della perovskite ha notevolmente ostacolato lo sviluppo e la commercializzazione dei PeLED.
Sulla base di un'analisi approfondita delle sottili nanostrutture delle perovskiti, i ricercatori hanno identificato la difettosa fase n bassa delle perovskiti come la principale fonte di instabilità della perovskite. La bassa qualità della fase n bassa, che conteneva solo uno o due strati di ioni di piombo, era originata dal processo di cristallizzazione rapido e incontrollabile.
Ispirandosi al processo di separazione della sabbia di diverse dimensioni con un setaccio, i ricercatori hanno proposto un metodo di setaccio con solvente per eliminare queste indesiderabili fasi a basso n.
Secondo i ricercatori, il setaccio per solventi è una combinazione di solventi polari e non polari. Il solvente polare agisce come una rete che interagisce con le perovskiti, mentre il solvente non polare agisce come una struttura che non influisce sulle perovskiti. I ricercatori hanno regolato il rapporto dei solventi polari per rimuovere in modo efficace le fasi n basse difettose.
I PeLED basati sulle perovskiti setacciate hanno raggiunto una durata operativa di oltre 5,7 anni in condizioni normali (luminanza di 100 cd/m 2 ), più di 30 volte più lungo del dispositivo non trattato. Questa durata record è anche il valore più alto registrato fino ad oggi per i PeLED verdi, raggiungendo la soglia fondamentale per l'applicazione commerciale.
Inoltre, questi PeLED hanno raggiunto un record di efficienza quantica esterna (EQE) pari al 29,5%, migliorando significativamente l'efficienza di conversione dell'elettricità in luce.
Se esposto all'aria ambiente (50±10% di umidità), il dispositivo può mantenere il 75% della resa quantica della fotoluminescenza della pellicola e l'80% dell'EQE per più di 100 giorni, mostrando così un'eccellente stabilità.
Questo metodo con setaccio solvente non solo migliora significativamente le prestazioni di luminescenza e la stabilità dei PeLED, ma apre anche la strada al futuro sviluppo e applicazione di perovskiti con nanostrutture uniche ed eccellenti prestazioni di luminescenza.
Ulteriori informazioni: Shuo Ding et al, Risoluzione delle dimensioni di fase di diodi emettitori di luce a perovskite efficienti e stabili ad alta luminosità, Nature Photonics (2024). DOI:10.1038/s41566-023-01372-0
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
