El 25 de novembre, l'equip del professor Wei Zhanhua de l'Institut de Materials Luminiscents i Display d'Informació de la Universitat de Huaqiao i l'Escola de Ciència i Enginyeria de Materials i l'equip del professor Edward H. Sargent del Departament d'Enginyeria Electrònica i Informàtica de la Universitat de Toronto van publicar conjuntament una publicació en línia a la revista acadèmica internacional Nature Research paper Distribution control permet la perovskita eficient de dimensió reduïda. Leds. Aquest treball ha aconseguit una millora significativa en el rendiment i la vida útil dels dispositius LED de perovskita mitjançant passivació per defecte i control de dimensió de centre lluminós, i s'espera que s'apliqui a nous camps de visualització i il·luminació en el futur.
Nature és una de les revistes acadèmiques més influents del món, dedicada a informar i comentar els avenços més importants en la investigació científica global. Cal esmentar que el 2018, la Universitat Huaqiao va publicar per primera vegada el número original de Nature com a unitat de comunicació. Tres anys més tard, la Universitat de Huaqiao va tornar a publicar els articles oficials de Nature com a unitat de comunicació, marcant que el nivell d'investigació científica de l'escola s'ha millorat significativament i ha entrat en el carril ràpid del desenvolupament saludable.
Les perovskites d'halur metàl·lic tenen excel·lents propietats optoelectròniques, com ara un alt coeficient d'extinció molar, distància de migració de llarg portador, bretxa de banda ajustable i alta tolerància als defectes. Tenen àmplies perspectives d'aplicació en cèl·lules solars i díodes emissors de llum. Basant-se en la diferència en l'estructura cristal·lina microscòpica, les perovskites d'halur metàl·lic es poden dividir en zero dimensions, de baixa dimensió i tridimensionals. Entre ells, el material de perovskita de baixa dimensió té un efecte de confinament quàntic, té una gran energia d'unió a l'excitó, no és fàcil de produir recombinació no radiativa i té una alta eficiència lluminosa.
No obstant això, per tal de desenvolupar materials de perovskita d'halur metàl·lics d'alta eficiència i estables de baixa dimensió per a dispositius emissors de llum, encara hi ha dos grans reptes: en primer lloc, l'existència d'estats defectuoses provocarà la formació de centres de recombinació no radiatius, que conduiran a la migració d'ions. És propici per a l'eficiència lluminosa i l'estabilitat del dispositiu; el segon és la formació de pous quàntics híbrids multifàsics, que provocaran la transferència d'energia des del pou quàntic de la banda ampla fins a l'estreta bretxa de banda quàntica molt per sota de la llum i l'excitació elèctrica, resultant en dissipació, que no és propícia per a l'emissió de llum del dispositiu Eficiència, puresa de color.
Diagrama esquemàtic de la pel·lícula que forma el procés de formació de tres tipus de pel·lícules primes luminiscents de perovskita, on el PEA representa la sal de fenilammoni, TPPO representa l'òxid de tripenilfosfina, i TFPPO representa l'òxid de tris(4-fluorofenil)fosfina.
Per tal de millorar el rendiment dels dispositius LED de perovskita de baixa dimensió, l'equip Edward H. Sargent de la Universitat de Toronto i l'equip de Wei Zhanhua de la Universitat de Huaqiao van proposar conjuntament una estratègia de control de la perovskita superficial de perovskita d'halur metàl·lic de baixa dimensió. Com es mostra a la figura 1, durant el procés de cristal·lització iniciat per l'anti-dissolvent, [PbBr6]4-, ions MA+ i Cs+ primer formen flocs precursors de perovskita, i després cations orgànics PEA + interactuen amb els flocs precursors per generar pel·lícula de luminescència de perovskita de baixa dimensió. En el grup de referència, el desordre i la ràpida difusió dels cations orgànics PEA+ va conduir a la generació de centres de defectes i estructures de pous quàntics de dimensió aleatòria. En el grup experimental, l'enllaç P=O en les molècules TPPO i TFPPO pot interactuar amb els flocs precursors de perovskita P=O:Pb2+, que regula eficaçment el procés de cristal·lització i redueix la generació de centres de defectes. A més, els abundants grups F en TFPPO poden interactuar amb cations orgànics PEA + per frenar l'alliberament de matèries primeres i retardar el creixement dels cristalls, i finalment formar una pel·lícula luminiscent de perovskita d'alta qualitat amb dimensions uniformes.
Figura 2 (a) Diagrama esquemàtic de l'estructura del dispositiu LED de perovskita, diagrama de microscopi electrònic de transmissió transversal i diagrama esquemàtic de l'estructura del nivell d'energia; (b) la corba de voltatge de corrent, la corba de tensió de brillantor i l'eficiència quàntica externa corresponent als tres dispositius LED de perovskita- Corba de brillantor; c) Distribució estadística de l'eficiència quàntica externa de tres dispositius LED de perovskita; (d) Corbes de voltatge de corrent de tres dispositius d'un electró i un sol forat de perovskita; (e) Basat en el processament TFPPO La corba de vida útil operativa dels dispositius LED de perovskita.
Com es mostra a la figura 2, aquesta pel·lícula té una morfologia superficial uniforme i densa, amb una longitud d'ona d'emissió de 517 nm, una amplada mitjana de només 20 nm i una eficiència de fotoluminescència propera al 100%. El dispositiu LED verd preparat té una eficiència quàntica externa del 25,6% i una vida útil de funcionament de 2 hores a una brillantor de 7.200 cd m-2, superant amb escreix els dispositius similars reportats actualment.
El professor Wei Zhanhua va dir que en els últims anys, el rendiment del dispositiu i la vida operativa dels LED de perovskita s'han millorat significativament, però encara hi ha un llarg camí per recórrer. En el futur, es necessiten més científics per treballar junts per millorar el rendiment de la sortida en estat estacionari, la repetibilitat del dispositiu d'alta eficiència i el rendiment de sortida espectral multicolor del dispositiu.
Ma Dongxin, investigadora postdoctoral a la Universitat de Toronto, va ser la primera autora. Havia dut a terme una investigació visitant d'un any a la Universitat de Huaqiao; Kebin Lin de la Universitat de Huaqiao va ser el segon autor i també va fer importants contribucions a l'obra. El professor Edward H. Sargent i el professor Wei Zhanhua són autors corresponents. Aquest treball de recerca ha estat fortament recolzat per la Fundació Nacional de Ciències Naturals de la Xina, la Fundació de Ciències Naturals de la Província de Fujian i el Fons d'Investigació Científica de la Universitat de Huaqiao. (
