في 25 نوفمبر ، قام فريق البروفيسور وي زانهوا من معهد المواد المضيئة وعرض المعلومات ، وكلية علوم وهندسة المواد بجامعة هواتشياو ، وفريق البروفيسور إدوارد سارجنت ، قسم الهندسة الإلكترونية وهندسة الكمبيوتر ، جامعة تورنتو ، بنشر منشور على الإنترنت في المجلة الأكاديمية الدولية العليا Nature. يتيح التحكم في توزيع ورقة بحثية مصابيح LED بيروفسكايت منخفضة الأبعاد فعالة. يحقق هذا العمل تحسنا كبيرا في أداء وعمر أجهزة البيروفسكايت LED من خلال تخميل العيوب وتنظيم أبعاد مركز التلألؤ ، ومن المتوقع أن يتم تطبيقه على مجالات العرض والإضاءة الجديدة في المستقبل.
Nature هي واحدة من المجلات الأكاديمية الأكثر تأثيرا في العالم ، وهي مكرسة للإبلاغ والتعليق على أهم الاختراقات في البحث العلمي العالمي. تجدر الإشارة إلى أنه في عام 2018 ، نشرت جامعة هواتشياو المجلة الرسمية للطبيعة كوحدة مراسلة لأول مرة. بعد ثلاث سنوات ، نشرت جامعة هواتشياو مرة أخرى ورقة بحثية في Nature كوحدة اتصال ، مما يشير إلى أن مستوى البحث العلمي في المدرسة قد تحسن بشكل كبير ودخلت في المسار السريع للتطور الصوتي.
تتميز البيروفسكايت الهاليد المعدنية بخصائص إلكترونية بصرية ممتازة ، مثل معامل الانقراض المولي العالي ، ومسافة هجرة الناقل الطويلة ، وفجوة نطاق الطاقة القابلة للضبط ، وتحمل العيوب العالي ، ولها آفاق تطبيق واسعة في مجالات الخلايا الشمسية والثنائيات الباعثة للضوء. يمكن تصنيف البيروفسكايت الهاليد المعدني إلى صفر الأبعاد ومنخفض الأبعاد وثلاثي الأبعاد بناء على الاختلاف في البنية البلورية المجهرية. من بينها ، مواد البيروفسكايت منخفضة الأبعاد لها تأثير الحبس الكمومي ، وطاقة ربط الإثارة الكبيرة ، وإعادة التركيب غير الإشعاعي ليس من السهل حدوثها ، والكفاءة المضيئة عالية.
ومع ذلك ، من أجل تطوير مواد بيروفسكايت معدنية منخفضة الأبعاد فعالة ومستقرة للهاليد المعدنية للأجهزة الباعثة للضوء ، لا يزال هناك تحديان رئيسيان: الأول هو وجود حالات عيب ، والتي ستؤدي إلى تكوين مراكز إعادة تركيب غير إشعاعية ، مما يؤدي إلى هجرة الأيونات ، وهو مفيد للكفاءة المضيئة والاستقرار للجهاز. والثاني هو تكوين آبار كمومية مختلطة متعددة الأطوار ، مما سيؤدي إلى نقل الطاقة من البئر الكمومي ذو الفجوة واسعة النطاق إلى الفجوة الكمومية الضيقة النطاق تحت الإثارة البصرية والكهربائية ، مما يؤدي إلى تبديد ، وهو ما لا يفضي إلى تلألؤ الجهاز. الكفاءة ونقاء اللون.
الشكل 1. مخطط تخطيطي لعملية تكوين الفيلم لثلاثة أنواع من أفلام البيروفسكايت الباعثة للضوء، حيث يمثل PEA ملح فينيثيلامونيوم، ويمثل TPPO أكسيد ثلاثي فينيل فوسفين، ويمثل TFPPO أكسيد الفوسفين tris(4-fluorophenyl).
من أجل تحسين أداء أجهزة البيروفسكايت LED منخفضة الأبعاد ، اقترح فريق إدوارد سارجنت من جامعة تورنتو وفريق وي زانهوا من جامعة هواتشياو بشكل مشترك استراتيجية للتحكم في عرض بئر التخميل السطحي للبيروفسكايت المعدنية منخفضة الأبعاد. وكما هو مبين في الشكل 1، في عملية التبلور الناجم عن مضادات المذيبات، تشكل أيونات [PbBr6]4-وMA+ وCs+ أولا رقائق سلائف البيروفسكايت، ثم تتفاعل الكاتيونات العضوية PEA+ مع رقائق السلائف لتشكيل لمعان البيروفسكايت منخفض الأبعاد. فيلم.
في المجموعة المرجعية ، يؤدي الانتشار السريع المضطرب ل PEA + الكاتيونات العضوية إلى إنشاء مراكز عيب وهياكل آبار كمومية ذات أبعاد مضطربة. في المجموعة التجريبية ، يمكن أن تتفاعل روابط P = O في جزيئات TPPO و TFPPO مع رقائق سلائف البيروفسكايت من خلال تفاعلات P = O: Pb2 + ، مما ينظم بشكل فعال عملية التبلور ويقلل من توليد مراكز العيوب. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تتفاعل مجموعات F الوفيرة في TFPPO مع الكاتيونات العضوية PEA + ، والتي تلعب دور الإطلاق البطيء للمواد الخام وتأخر نمو البلورات ، وأخيرا تشكل فيلما عالي الجودة ينبعث منه ضوء البيروفسكايت بأبعاد موحدة.
الشكل 2 (أ) الهيكل التخطيطي وصورة TEM المستعرضة والرسم التخطيطي لهيكل مستوى الطاقة لأجهزة البيروفسكايت LED ؛ (ب) منحنيات الجهد الحالي المقابلة، ومنحنيات السطوع والجهد، والكفاءات الكمومية الخارجية لثلاثة أجهزة بيروفسكايت LED - منحنيات السطوع؛ (ج) التوزيعات الإحصائية للكفاءات الكمومية الخارجية لثلاثة أجهزة بيروفسكايت LED؛ (د) منحنيات الجهد الحالي لثلاثة أجهزة بيروفسكايت أحادية الإلكترون وأحادية الثقب؛ (ه) منحنيات العمر التشغيلي لأجهزة البيروفسكايت LED القائمة على TFPPO.
كما هو موضح في الشكل 2 ، يحتوي هذا الفيلم على مورفولوجيا سطح موحدة وكثيفة ، ويبلغ الطول الموجي للانبعاثات 517 نانومتر ، وعرض نصف ذروة الانبعاثات 20 نانومتر فقط ، وكفاءة التلألؤ الضوئي قريبة من 100٪. تصل الكفاءة الكمومية الخارجية لجهاز LED الأخضر المعد إلى 25.6٪ ، ويصل عمر التشغيل إلى ساعتين عند سطوع 7200 cd m-2 ، وهو ما يتجاوز بكثير من الأجهزة المماثلة التي تم الإبلاغ عنها حتى الآن.
وقال البروفيسور وي زانهوا إنه في السنوات القليلة الماضية ، تم تحسين أداء الجهاز والعمر التشغيلي لمصابيح البيروفسكايت LED بشكل كبير ، ولكن لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه. في المستقبل ، يحتاج المزيد من العلماء إلى العمل معا لتحسين أداء مخرجات الحالة الثابتة ، وتكرار الجهاز عالي الكفاءة وأداء الإخراج الطيفي متعدد الألوان للجهاز.
في هذه الورقة ، الدكتور ما دونغشين ، زميل ما بعد الدكتوراه في جامعة تورنتو ، هو المؤلف الأول. وقد أجرت بحثا زائرا لمدة عام واحد في جامعة هواتشياو. الدكتور لين كيبين من جامعة هواتشياو هو المؤلف الثاني وقدم أيضا مساهمات مهمة في هذا العمل. البروفيسور إدوارد سارجنت والبروفيسور وي زانهوا هما المؤلفان المقابلان. وقد حظي العمل البحثي بدعم قوي من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين، ومؤسسة العلوم الطبيعية في مقاطعة فوجيان، وصندوق البحث العلمي التابع لجامعة هواتشياو.
