a) Estructura del dispositivo y una imagen TEM en sección transversal correspondiente de los PeLED multicapa; b) Diagrama esquemático de energía de banda plana del PeLED; c) Espectro de fotoluminiscencia normalizado de la película CsPbBr3, y espectro de electroluminiscencia del PeLED a un voltaje aplicado de 5,5 V Crédito:City University of Hong Kong
Las perovskitas de halogenuros metálicos se consideran materiales de próxima generación para dispositivos emisores de luz (LED). Una investigación reciente codirigida por un científico de la City University of Hong Kong (CityU) ha dado como resultado un enfoque de fabricación nuevo y eficiente para producir películas de perovskita totalmente inorgánicas con mejores propiedades ópticas y estabilidad. permitiendo el desarrollo de LED de perovskita de alta pureza de color y bajo costo con una larga vida útil.
Los LED de perovskita (PeLED) son una tecnología emisora de luz emergente con ventajas de bajo costo de fabricación, alta calidad lumínica y eficiencia energética. Haluro metálico (es decir, compuestos de metales con cloro, bromo o yodo) perovskitas han atraído recientemente mucha atención como materiales prometedores para LED procesados en solución, por sus excelentes propiedades ópticas, como colores de emisión saturada y fácil sintonización de colores.
En particular, perovskitas basadas en cationes de cesio inorgánicos, a saber, CsPbX 3 (donde X puede ser cloro, bromo y yodo), exhiben una mejor estabilidad térmica y química en comparación con las perovskitas de haluro metálico 'híbridas' orgánico-inorgánicas, y, por tanto, puede proporcionar la base para LED de alto rendimiento con una estabilidad operativa razonable. Pero los PeLED inorgánicos anteriores mostraron un rendimiento de electroluminiscencia relativamente pobre debido a sus grandes tamaños de grano de perovskita.
Ahora, un equipo de investigadores de CityU y de la Universidad de Shanghai en China continental ha desarrollado un enfoque de fabricación eficiente para hacer películas suaves de perovskita inorgánica con rendimiento y estabilidad sustancialmente mejorados. Sus hallazgos aparecen en el último número (2019, 10, 665) de la revista científica Comunicaciones de la naturaleza , titulado "CsPbBr de grano pequeño inducido por trifluoroacetato 3 Las películas de perovskita dan como resultado dispositivos emisores de luz eficientes y estables ".
El equipo ha descubierto que el uso de trifluoroacetato de cesio (TFA) como fuente de cesio en el recubrimiento de solución de un solo paso, en lugar del bromuro de cesio de uso común (CsBr), permite la cristalización rápida de CsPbBr de grano pequeño 3 cristales de perovskita, formando películas de perovskita lisas y sin poros. Esto se debe a que la interacción de TFA- aniones con Pb 2 + cationes en el CsPbX 3 La solución precursora mejora en gran medida la tasa de cristalización de las películas de perovskita y suprime los defectos superficiales.
Como resultado, el equipo ha logrado fabricar PeLED verdes eficientes y estables basados en estas películas, con una eficiencia de corriente máxima de 32,0 cd A-1 correspondiente a una eficiencia cuántica externa del 10,5%, un nivel generalmente considerado satisfactorio en los PeLED existentes.
Más importante, los LED de perovskita totalmente inorgánicos basados en estas películas demostraron una vida útil récord. Tienen una vida media de más de 250 horas con una luminancia inicial de 100 cd m-2, que es una mejora de 17 veces en la vida útil en comparación con PeLED derivado de CsBr.
“Nuestro estudio sugiere que las películas de perovskita de haluro de plomo totalmente inorgánicas de alta pureza y bajo costo se pueden desarrollar en LED altamente eficientes y estables mediante una simple optimización de los límites de grano, "dice Andrey Rogach, Catedrático de Materiales Fotónicos en CityU, quien es uno de los autores de correspondencia del artículo.
"Preveo un potencial de aplicación significativo de este tipo de películas, ya que son fáciles de fabricar y se pueden depositar fácilmente mediante la impresión para realizar varios dispositivos optoelectrónicos, " él añade.
Otro autor por correspondencia del artículo es el profesor Yang Xuyong de la Universidad de Shanghai. Los primeros autores son Wang Haoran de la Universidad de Shanghai y Zhang Xiaoyu, un ex estudiante de investigación visitante en CityU, ahora trabaja como postdoctorado en la Universidad de Jilin.
