Cientistas da LiU, trabalhando com colegas da China, mostraram como obter diodos emissores de luz (LEDs) de perovskita eficientes. Em um artigo publicado em Nature Communications , eles fornecem orientações sobre a fabricação de emissores de luz perovskita de alta qualidade, e, conseqüentemente, LEDs de perovskita de alta eficiência.

As perovskitas halogenadas, que são definidos por suas estruturas cristalinas, pode ser facilmente preparado por processamento de solução de baixo custo a partir da solução precursora que compreende haletos metálicos e haletos orgânicos. As perovskitas resultantes possuem excelentes propriedades ópticas e elétricas, tornando-os candidatos promissores para vários tipos de dispositivos optoeletrônicos, como células solares, LEDs e fotodetectores.

Uma vez que as perovskitas processadas em solução contêm grandes quantidades de defeitos, que são principalmente vagas de haleto, o controle eficiente da cristalinidade da perovskita é necessário para dispositivos optoeletrônicos de alto desempenho. O grupo de pesquisa da LiU, sob a liderança do Palestrante Sênior Feng Gao, em colaboração com cientistas da Nanjing Tech University, e a Soochow University na China, agora estudou como os componentes precursores e as interfaces afetam o processo de cristalização de perovskitas.

"Nós e vários outros grupos descobrimos que simplesmente introduzir uma quantidade extra de haletos orgânicos no precursor pode ajudar a passivar os defeitos e obter filmes de perovskita altamente emissivos", disse Zhongcheng Yuan, Ph.D. estudante do Departamento de Física, Química e Biologia (IFM) na LiU, quem é o primeiro autor do artigo. O excesso de haletos orgânicos, Contudo, dificultar a cristalização da perovskita, resultando em camadas emissivas de perovskita de baixa condutividade e LEDs de baixo desempenho.

Os cientistas agora resolveram esse dilema, apoiando a cristalização da perovskita com um óxido de metal, ZnO, o que ajuda a remover um número adequado de cátions orgânicos extras, possibilitando uma melhor cristalização. O artigo da Nature Communications mostra como as reações químicas entre diferentes camadas de óxido de metal e camadas de perovskita afetam as propriedades dos filmes finos de perovskita, e, conseqüentemente, o desempenho dos LEDs.

"Alcançamos o controle preciso aproveitando a natureza básica do óxido de zinco, que pode remover seletivamente os cátions orgânicos indesejados, deixando os ânions haleto desejados, "diz Sai Bai, bolsista de pesquisa do Departamento de Física, Química e Biologia (IFM) na LiU. Ele e Feng Gao são os principais autores do artigo.

Esta nova descoberta, em combinação com resultados anteriores do mesmo grupo sobre como lidar com defeitos em perovskitas, permitiu-lhes fabricar filmes emissivos de luz perovskita eficientes em laboratório. Os dispositivos resultantes fornecem LEDs infravermelhos com uma eficiência quântica de 19,6%, ou seja, 19,6% dos elétrons fornecidos ao dispositivo são emitidos como luz (fótons), que está entre os de melhor desempenho para LEDs perovskita do mundo.

"Os LEDs de perovskita são um campo promissor. Avanços rápidos foram testemunhados durante os últimos 5 anos, mas este campo ainda é novo e muito mais trabalho precisa ser feito antes que eles possam ser fabricados comercialmente em grande escala. Um aspecto crítico que precisa ser melhorado é a estabilidade do dispositivo, "diz Feng Gao.