超稳定、创纪录高亮度钙钛矿 LED 具有广阔的应用前景

Josiah02 · 发表于 2024-8-6 08:15:36

　　钙钛矿材料对于提升发光二极管（LED）的开发和性能具有重要意义。然而，在提高整体器件效率、亮度和寿命方面存在一定的技术限制，钙钛矿LED（PeLED）的工作稳定性仍然是一项重大挑战。
　　香港理工大学（PolyU）的研究人员取得突破，开发出一种 3DFAPbI 3钙钛矿材料系统，可同时实现高亮度、高效率和长设备寿命。
　　香港理工大学电机电子工程学系钟士元再生能源特聘教授、能源转换技术讲座教授李刚教授，与博士后研究员李志奇博士、研究助理教授任志伟博士及其他研究团队成员，研发出一种利用烷基链长依赖性铵盐分子调控策略的新技术。
　　他们阐明了烷基铵盐在控制晶体取向、控制晶粒尺寸、抑制非辐射复合以及提高器件性能方面的作用。这代表着高效、超稳定、创纪录亮度的 PeLED 在未来的应用和商业化方面迈出了关键一步。
　　研究团队同时成功研发出高效、超亮、稳定的 PeLED，其电致发光外部量子效率高达 23.2%，辐射亮度创下 1,593 W sr −1 m −2的新纪录，使用寿命也大幅提升至 227 小时（在 100 mA cm −2的高电流密度下），展现出直流驱动近红外 PeLED 在高亮度和稳定性方面的最佳性能。
　　他们的研究成果《晶粒取向管理和复合抑制，实现创纪录亮度的超稳定 PeLED》最近发表在《焦耳》杂志上。
　　李刚教授表示：“这一策略表明，PeLED不仅是实验室中的高效设备，而且也是商业高亮度照明和显示应用的有希望的候选者，可以与市售的量子点和有机LED相竞争。”
　　研究团队发现，取向结晶、晶粒尺寸控制与非辐射复合抑制三者的平衡对钙钛矿发光二极管的性能影响很大，而解决这一难题的关键在于调节长链烷基铵盐与钙钛矿晶核之间的分子相互作用。
　　烷基铵盐可促进照明用钙钛矿薄膜的定向结晶，而烷基铵盐与钙钛矿之间的分子相互作用则会影响 PeLED 的性能。值得注意的是，该团队已成功利用长链烷基铵盐的分子工程来调节结晶动力学。这一突破性策略可生产出高效、超亮度的近红外 PeLED，即使在大电流激发下也能保持超长的稳定性。
　　在LED的发展中，PeLED具有显著的优势，包括色彩纯正、显示色域范围更广、成本效益高、溶液可加工性好，为生产提供了更大的灵活性。该团队的发现对PeLED的发展及其技术影响做出了重大贡献。

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