في الآونة الأخيرة ، نشرت مجموعة البحث من البروفيسور Liangsheng Liao من جامعة Soochow والمتعاونين معهم ورقة بعنوان "اللمعان الكهربائي للأشعة تحت الحمراء القريبة من Lanthanide-Doped Perovskite Quantum Cutter" على Angew. تشيم. كثافة العمليات إد.
توضح الورقة وجود مصباح LED قريب من الأشعة تحت الحمراء عالي الكفاءة مع ذروة EQE تبلغ 7.7 في المائة بطول موجة مركزي يبلغ 990 نانومتر ، وهو ما يمثل أكثر مصابيح LED القائمة على البيروفسكايت كفاءة مع أطوال موجية انبعاث تتجاوز 850 نانومتر.
مقدمة
تُظهر البلورات النانوية البيروفسكايت (PeNCs) تلألؤًا مضبوطًا بالحجم والتكوين بكفاءة عالية ونقاوة لونية عالية في الضوء المرئي. ومع ذلك ، فإن الحصول على تلألؤ كهربائي فعال (EL) في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) يمثل تحديًا ، مما يحد من تطبيقاته المحتملة.
هنا ، نوضح الصمام الثنائي الباعث للضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء عالي الكفاءة (LED) الذي يمتد الطول الموجي EL إلى 1000 نانومتر عن طريق تعاطي أيونات الإيتربيوم في مصفوفة PeNC (Yb3 plus: PeNCs) ، والتي يتم تحسسها مباشرة بواسطة مصفوفة PeNC. Yb3 بالإضافة إلى أيون لتحقيقه. تمكن عملية الخياطة الكمومية الفعالة Yb3 plus: PeNCs من تحقيق غلة كمية التلألؤ الضوئي (PLQYs) تصل إلى 126 بالمائة.
باستخدام هندسة تكوين الهاليد واستراتيجيات التخميل السطحي لتحسين PLQY وتوازن نقل الشحن ، نظهر مصباح LED قريب من الأشعة تحت الحمراء عالي الكفاءة مع ذروة EQE تبلغ 7.7 بالمائة بطول موجي مركزي يبلغ 990 نانومتر ، وهو ما يمثل أعلى كفاءة لأطوال موجات الانبعاث التي تتجاوز 850 نانومتر . المصابيح القائمة على البيروفسكايت.
نقطة مبتكرة: في هذه الدراسة ، قمنا بتخدير أيونات الإيتربيوم في بلورات البيروفسكايت النانوية لتمديد الطول الموجي للتلألؤ الكهربائي إلى 1000 نانومتر. يتيح لنا التأثير التآزري للتحكم في القياس المتكافئ للهاليد والتخميل السطحي تحقيق مصابيح LED قريبة من الأشعة تحت الحمراء عالية الكفاءة مع ذروة EQE تبلغ 7.7 بالمائة ، وهي أعلى كفاءة حتى الآن بين OLEDs و PeLEDs بأطوال موجية تتجاوز 850 نانومتر.
دليل رسومي
الشكل 1 أ) صورة TEM ورسم الخرائط الأولية لـ Yb3 plus: PeNCs ، يُظهر الشكل الداخلي لصورة TEM نمط الحيود البلوري. ب) نمط XRD ، ج) IR PLQY ، د) طيف PL ، هـ) امتصاص مختلف القياسات المتكافئة للهاليد لـ Yb3 plus: CsPb (Cl 1- xBrx) 3 PeNCs. و) Yb3 plus: تتم الإشارة إلى آلية نقل الطاقة في PeNCs ومسارات إعادة التركيب الثلاثة بالرمز (1) و (2) و (3) على التوالي. ز) أطياف TA عند تأخيرات مسبار المضخة المختارة. ح) اضمحلال إشارة TA المعيارية عند 450 نانومتر مقابل الوقت لـ Yb3 plus: PeNCs بتركيزات مختلفة من المنشطات الاسمية.
الشكل 2 أ) رسم تخطيطي لهيكل الجهاز للأشعة تحت الحمراء القريبة من PeLEDs استنادًا إلى Yb3 plus: CsPb (Cl 1- xBrx) 3 باعث NC. ب) مخطط نطاق الطاقة. ج) توزيع الطاقة لقناة الطاقة الضوئية داخل مصباح LED القريب من الأشعة تحت الحمراء. د) استنادًا إلى خصائص EQE و J لمصابيح PeLEDs الخاصة بـ Yb3 plus: باعث CsPbCl 1- xBrx NC ، يتم حساب EQE مع مراعاة ذروة الأشعة تحت الحمراء القريبة فقط. هـ) PLQY لأغشية PeNC وذروة EQE (القيم المتوسطة) لـ NIR PeLEDs عند أطوال موجات إكسيتونية مختلفة. و) أطياف EL المقابلة لانحرافات مختلفة من 3.2 فولت إلى 6 فولت ، بحجم خطوة 0. 2 فولت. يُظهر الشكل الداخلي طيف EL لـ PeLED الذي يعمل عند 3.2 فولت.
الشكل 3 أ) يوضح الشكل الداخلي التركيب الجزيئي لـ BTC. ب) EQE - خصائص الكثافة الحالية. ج) الرسوم البيانية الذروة EQE لأجهزة LED البكر (منحنى أزرق) والتخميل (منحنى أحمر). منحنيات JV للأجهزة ذات الفتحات فقط د) والأجهزة الإلكترونية فقط هـ) بناءً على Yb3 plus الأصلي والمخمل: PeNCs. يشير الخط الأسود المتقطع إلى جهد ملء المصيدة. و) مقارنة الذروة EQE بين أجهزتنا ، التي تم الإبلاغ عنها سابقًا NIR PeLDs و OLED (أطوال موجات ذروة EL التي تزيد عن 850 نانومتر).
الشكل 4 أ) آلية التخميل السطحي لـ Yb3 plus: PeNCs. أطياف XPS من Yb3 plus الأصلي والمخمل: Yb 4d ؛ ب) أطياف XPS لـ Pb 4f5 / 2 و 4f7 / 2 c). د) أطياف انتقال FTIR لبنزيل ثيوسيانات ، Yb3 plus البكر والمخمل: PeNCs. ه) اضمحلال PL العابر لـ Yb3 plus البكر والمخمل: تم الحصول على PeNCs بطول موجة 480 نانومتر. و) PLQY لانبعاث الإكسيتون المتبقي عند 480 نانومتر (منحنى أزرق) من PeNCs و PLQY لانبعاثات الأشعة تحت الحمراء القريبة من Yb3 زائد أيونات عند 990 نانومتر (منحنى وردي).
