Tim profesora Weija Zhanhue s Instituta za luminiscentne materijale i prikaz informacija, te Škole za znanost i inženjerstvo materijala Sveučilišta Huaqiao, te tim profesora Edwarda H. Sargenta, Odjela za elektroničko i računalno inženjerstvo Sveučilišta u Torontu, zajednički su objavili internetsku publikaciju u vrhunskom međunarodnom akademskom časopisu Nature. Istraživački rad Kontrola distribucije omogućuje učinkovite led diode perovskita smanjene dimenzije. Ovim se radom postiže značajno poboljšanje performansi i vijeka trajanja perovskite LED uređaja kroz regulaciju dimenzije defekata i svjetlosnog centra, a očekuje se da će se u budućnosti primjenjivati na nova polja zaslona i rasvjete.
Priroda je jedan od najutjecajnijih akademskih časopisa na svijetu, posvećen izvještavanju i komentiranju najvažnijih otkrića u globalnim znanstvenim istraživanjima. Važno je napomenuti da je 2018. godine Sveučilište Huaqiao prvi put objavilo službeni časopis Nature kao dopisnu jedinicu. Tri godine kasnije, Sveučilište Huaqiao još je jednom objavilo rad u Natureu kao komunikacijska jedinica, što označava da je razina znanstvenog istraživanja u školi značajno poboljšana i ušla je u brzu traku razvoja zvuka.
Perovskiti metalnog halida imaju izvrsna optoelektronska svojstva, kao što su visoki koeficijent izumiranja molara, udaljenost migracije dugih nosača, tunable energy band jaz i visoka tolerancija na defekte, te imaju široke izglede za primjenu na području solarnih ćelija i svjetlećih dioda. Metalni halidni perovskiti mogu se svrstati u nultu dimenzionalnu, niskodimenzionalnu i trodimenzionalnu na temelju razlike u mikroskopskoj strukturi kristala. Među njima, niskodimenzionalni perovskitni materijali imaju kvantni učinak izolacije, velika energija vezivanja ekscitona, nije lako doći do neradirativne rekombinacije, a svjetlosna učinkovitost je visoka.
Međutim, kako bi se razvili učinkoviti i stabilni niskodimenzionalni metalni halidni perovskite materijali za uređaje koji emitiraju svjetlost, još uvijek postoje dva velika izazova: jedan je postojanje stanja defekata, što će dovesti do stvaranja neradiativnih rekombinacijskih centara, što će rezultirati migracijom iona, a To je korisno za svjetlosnu učinkovitost i stabilnost uređaja; drugi je stvaranje višefaznih mješovitih kvantnih bušotina, što će dovesti do prijenosa energije iz kvantnog bušotine širokog razmaka pojasa do kvantnog bušotina uskog pojasa razmaka pod optičkom i električnom pobudom, što rezultira rasipanjem, što ne pogoduje luminiscenciji uređaja. Učinkovitost, čistoća boja.
Slika 1. Shematski dijagram procesa stvaranja filma tri vrste perovskitnih svjetlosnih filmova, u kojima PEA predstavlja fenetilamonijevu sol, TPPO predstavlja triphenilfosfinin oksid, a TFPPO tris(4-fluorofenil)fosfinski oksid.
Kako bi se poboljšale performanse niskodimenzionalnih perovskite LED uređaja, tim Edwarda H. Sargenta sa Sveučilišta u Torontu i tim Weija Zhanhue sa Sveučilišta Huaqiao zajednički su predložili strategiju kontrole širine površinske pasivacije bušotine za perovskite niskodimenzionalnog metalnog halida. Kao što je prikazano na slici 1., u procesu kristalizacije izazvane otapalom, [PbBr6]4-, MA+ i Cs+ ioni najprije tvore perovskitne prekursorske pahuljice, a zatim PEA+ organski kationi stupaju u interakciju s prekursorskim pahuljicama kako bi stvorili niskodimenzionalnu perovskitnu luminiscenciju. film.
U referentnoj skupini, neuređena, brza difuzija PEA +organskih kationa dovodi do stvaranja centara defekata i kvantnih struktura bušotina poremećenih dimenzija. U eksperimentalnoj skupini, P = O veze u molekulama TPPO i TFPPO mogu komunicirati s perovskitnim prekursorskim pahuljicama kroz P = O: Pb2+ interakcije, učinkovito regulirajući proces kristalizacije i smanjujući stvaranje centara defekta. Osim toga, obilne F skupine u TFPPO-u mogu komunicirati s PEA+ organskim kationima, koji igraju ulogu sporog oslobađanja sirovina i retardacije rasta kristala, te konačno tvore visokokvalitetni perovskitni film koji emitira svjetlost s ujednačenim dimenzijama.
Slika 2(a) Shematska struktura, TEM slika poprečnog presjeka i shematski dijagram strukture razine energije perovskitnih LED uređaja; (b) odgovarajuće krivulje strujnog napona, krivulje napona svjetline i vanjske kvantne učinkovitosti triju perovskitnih LED uređaja - Krivulje svjetline; (c) statističke raspodjele vanjske kvantne učinkovitosti triju perovskitnih LED uređaja; (d) strujno-naponske krivulje triju perovskitnih jednoelektričnih i jednostrukih uređaja; (e) Radne krivulje perovskitnih LED uređaja temeljene na TFPPO-u.
Kao što je prikazano na slici 2, ovaj film ima ujednačenu i gustu površinsku morfologiju, valna duljina emisije je 517 nm, emisija pola vršne širine je samo 20 nm, a učinkovitost fotoluminiscencije blizu 100%. Vanjska kvantna učinkovitost pripremljenog zelenog LED uređaja iznosi čak 25,6%, a radni vijek doseže 2 sata pri svjetlini od 7.200 CD M-2, daleko nadmašujući dosadašnju sličnu.
Profesor Wei Zhanhua rekao je da su u posljednjih nekoliko godina performanse uređaja i radni vijek perovskitnih LED dioda značajno poboljšani, ali još je dug put pred nama. U budućnosti, više znanstvenika treba raditi zajedno kako bi poboljšali performanse izlaza u stabilnom stanju, visoku ponovljivost uređaja i višebojne spektralne izlazne performanse uređaja.
U ovom radu, dr. Ma Dongxin, postdoktorand na Sveučilištu u Torontu, prvi je autor. Provela je jednogodišnje gostujuće istraživanje na Sveučilištu Huaqiao; Dr. Lin Kebin sa Sveučilišta Huaqiao drugi je autor i također je dao važan doprinos ovom radu. Prof. Edward H. Sargent i prof. Wei Zhanhua su odgovarajući autori. Istraživački rad snažno su podržali Nacionalna zaklada za prirodne znanosti Kine, Zaklada za prirodne znanosti provincije Fujian i Znanstveno-istraživački fond Sveučilišta Huaqiao.
