Método de peneira de solvente estabelece novo recorde para diodos emissores de luz de perovskita
O método de peneira solvente para PeLEDs de alto desempenho. Crédito:NIMTE Usando um método simples de peneira de solvente, pesquisadores do Instituto de Tecnologia e Engenharia de Materiais de Ningbo (NIMTE) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) assumiram a liderança no desenvolvimento de diodos emissores de luz de perovskita (PeLEDs) altamente eficientes e estáveis com desempenho recorde .
O estudo deles foi publicado na Nature Photonics .
As perovskitas são um dos materiais optoeletrônicos mais promissores devido ao seu excelente desempenho optoeletrônico e baixo custo de preparação. Em comparação com os tradicionais diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs), os PeLEDs têm um espectro de emissão de luz mais estreito e pureza de cor superior, mostrando assim um grande potencial de aplicação em exibição e iluminação.
No entanto, apesar do progresso significativo na eficiência, a baixa estabilidade operacional há muito limita a aplicação prática dos PeLEDs. Em particular, uma compreensão limitada da causa da instabilidade da perovskita tem dificultado enormemente o desenvolvimento e a comercialização de PeLEDs.
Com base em uma análise aprofundada das nanoestruturas finas das perovskitas, os pesquisadores identificaram a baixa fase n defeituosa das perovskitas como a principal fonte de instabilidade da perovskita. A baixa qualidade da fase n baixa, que continha apenas uma ou duas camadas de íons de chumbo, originou-se do rápido e incontrolável processo de cristalização.
Inspirados no processo de separação de areia de diferentes tamanhos com uma peneira, os pesquisadores propuseram um método de peneira com solvente para filtrar essas indesejáveis fases n baixas.
Segundo os pesquisadores, a peneira de solvente é uma combinação de solventes polares e apolares. O solvente polar atua como uma malha que interage com as perovskitas, enquanto o solvente apolar atua como uma estrutura que não afeta as perovskitas. Os pesquisadores ajustaram a proporção de solventes polares para remover efetivamente as fases n baixas defeituosas.
Os PeLEDs baseados nas perovskitas peneiradas alcançaram uma vida útil operacional de mais de 5,7 anos em condições normais (luminância de 100 cd/m
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), mais de 30 vezes mais que o dispositivo não tratado. Este tempo de vida recorde é também o valor mais alto relatado até o momento para PeLEDs verdes, atingindo o limite fundamental para aplicação comercial.
Além disso, esses PeLEDs alcançaram uma eficiência quântica externa (EQE) recorde de 29,5%, melhorando significativamente a eficiência da conversão de eletricidade em luz.
Quando exposto ao ar ambiente (50±10% de umidade), o dispositivo pode manter 75% do rendimento quântico de fotoluminescência do filme e 80% do seu EQE por mais de 100 dias, apresentando excelente estabilidade.
Este método de peneira de solvente não apenas melhora significativamente o desempenho de luminescência e a estabilidade dos PeLEDs, mas também abre caminho para o futuro desenvolvimento e aplicação de perovskitas com nanoestruturas exclusivas e excelente desempenho de luminescência.
Mais informações: Shuo Ding et al, Resolução de dimensões de fase de diodos emissores de luz de perovskita eficientes e estáveis com alto brilho, Nature Photonics (2024). DOI:10.1038/s41566-023-01372-0 Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências