Utilizando un método simple de tamiz solvente, investigadores del Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo (NIMTE) de la Academia de Ciencias de China (CAS) han tomado la iniciativa en el desarrollo de diodos emisores de luz de perovskita (PeLED) altamente eficientes y estables con un rendimiento récord. .
Su estudio se publica en Nature Photonics. .
Las perovskitas son uno de los materiales optoelectrónicos más prometedores debido a su excelente rendimiento optoelectrónico y su bajo costo de preparación. En comparación con los diodos emisores de luz orgánicos (OLED) tradicionales, los PeLED tienen un espectro de emisión de luz más estrecho y una pureza de color superior, lo que muestra un gran potencial de aplicación en visualización e iluminación.
Sin embargo, a pesar de los importantes avances en eficiencia, la baja estabilidad operativa ha limitado durante mucho tiempo la aplicación práctica de los PeLED. En particular, una comprensión limitada de la causa de la inestabilidad de la perovskita ha obstaculizado en gran medida el desarrollo y la comercialización de PeLED.
Basándose en un análisis en profundidad de las nanoestructuras finas de las perovskitas, los investigadores identificaron la fase n baja defectuosa de las perovskitas como la fuente clave de su inestabilidad. La baja calidad de la fase n baja, que contenía sólo una o dos capas de iones de plomo, se debía al rápido e incontrolable proceso de cristalización.
Inspirándose en el proceso de separar arena de diferentes tamaños con un tamiz, los investigadores propusieron un método de tamiz con disolvente para eliminar estas indeseables fases n bajas.
Según los investigadores, el tamiz de disolventes es una combinación de disolventes polares y apolares. El disolvente polar actúa como una malla que interactúa con las perovskitas, mientras que el disolvente no polar actúa como una estructura que no afecta a las perovskitas. Los investigadores ajustaron la proporción de disolventes polares para eliminar eficazmente las fases n bajas defectuosas.
Los PeLED basados en perovskitas tamizadas alcanzaron una vida útil de más de 5,7 años en condiciones normales (luminancia de 100 cd/m 2 ), más de 30 veces más que el dispositivo no tratado. Esta vida útil récord es también el valor más alto registrado hasta la fecha para los PeLED verdes, alcanzando el umbral fundamental para la aplicación comercial.
Además, estos PeLED alcanzaron una eficiencia cuántica externa (EQE) récord del 29,5 %, mejorando significativamente la eficiencia de la conversión de electricidad en luz.
Cuando se expone al aire ambiente (50 ± 10 % de humedad), el dispositivo puede mantener el 75 % del rendimiento cuántico de fotoluminiscencia de su película y el 80 % de su EQE durante más de 100 días, mostrando así una excelente estabilidad.
Este método de tamiz solvente no solo mejora significativamente el rendimiento de luminiscencia y la estabilidad de los PeLED, sino que también allana el camino para el futuro desarrollo y aplicación de perovskitas con nanoestructuras únicas y excelente rendimiento de luminiscencia.
Más información: Shuo Ding et al, Resolución de dimensiones de fase de diodos emisores de luz de perovskita eficientes y estables con alto brillo, Nature Photonics (2024). DOI:10.1038/s41566-023-01372-0
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
