Kürzlich hat das Forschungsteam von Professor Xiao Zhengguo von der School of Physics der University of Science and Technology of China, dem Key Laboratory of Strongly Coupled Quantum Material Physics der Chinese Academy of Sciences und dem Hefei National Research Center for Microscale Material Science wichtige Beiträge geleistet Fortschritte auf dem Gebiet der Herstellung effizienter und stabiler Perowskit-EinkristalleLEDs.

Das Forschungsteam hat mithilfe der Raumbeschränkungsmethode hochwertige, großflächige und ultradünne Perowskit-Einkristalle gezüchtet und Perowskit-Einkristall-LEDs mit einer Helligkeit von mehr als 86.000 cd/m2 und einer Lebensdauer von bis zu 12.500 Stunden hergestellt zum ersten Mal, was einen wichtigen Schritt in Richtung der Anwendung von Perowskit-LED auf den Menschen getan hatBeleuchtung. Die entsprechenden Erfolge mit dem Titel „High Bright and Stable Single-Crystal Perovskite Light Emitting Diodes“ wurden am 27. Februar in Nature Photonics veröffentlicht.

Metallhalogenid-Perowskit ist aufgrund seiner abstimmbaren Wellenlänge, schmalen Halbwertsbreite und Herstellung bei niedriger Temperatur zu einer neuen Generation von LED-Anzeige- und Beleuchtungsmaterialien geworden. Derzeit liegt die externe Quanteneffizienz (EQE) von Perowskit-LED (PeLED), die auf einem polykristallinen Dünnfilm basiert, bei über 20 %, vergleichbar mit kommerzieller organischer LED (OLED). In den letzten Jahren wurde über die Lebensdauer der meisten hocheffizienten Perowskite berichtetLED-Gerätereicht von Hunderten bis Tausenden von Stunden und bleibt damit immer noch hinter OLEDs zurück. Die Stabilität des Geräts wird durch Faktoren wie Ionenbewegung, unausgeglichene Trägerimplantation und während des Betriebs erzeugte Joule-Wärme beeinträchtigt. Darüber hinaus begrenzt die schwerwiegende Auger-Rekombination in polykristallinen Perowskit-Geräten auch die Helligkeit der Geräte.

Als Reaktion auf die oben genannten Probleme nutzte das Forschungsteam von Xiao Zhengguo die Methode der Platzbeschränkung, um Perowskit-Einkristalle in situ auf dem Substrat zu züchten. Durch die Anpassung der Wachstumsbedingungen und die Einführung organischer Amine und Polymere wurde die Kristallqualität effektiv verbessert und so hochwertige dünne MA0.8FA0.2PbBr3-Einkristalle mit einer Mindestdicke von 1,5 μm hergestellt. Die Oberflächenrauheit beträgt weniger als 0,6 nm und die interne Fluoreszenzquantenausbeute (PLQYINT) erreicht 90 %. Das Perowskit-Einkristall-LED-Gerät, das mit einem dünnen Einkristall als lichtemittierende Schicht hergestellt wurde, hat einen EQE von 11,2 %, eine Helligkeit von mehr als 86.000 cd/m2 und eine Lebensdauer von 12.500 Stunden. Es hat zunächst die Schwelle zur Kommerzialisierung erreicht und ist derzeit zu einem der stabilsten Perowskit-LED-Geräte geworden.

Die obige Arbeit zeigt vollständig, dass die Verwendung eines dünnen Perowskit-Einkristalls als lichtemittierende Schicht eine praktikable Lösung für das Stabilitätsproblem darstellt und dass Perowskit-Einkristall-LEDs große Aussichten auf dem Gebiet der menschlichen Beleuchtung und Anzeige haben.