Chloridionen zerstören die Stabilität blauer Perowskit-Leuchtdioden: Studie

Blaue Leuchtdioden sind ein grundlegendes Element in der modernen Beleuchtungs- und Displaytechnologielandschaft. Wie bei vorherrschenden Technologien wie III-V-, organischen und Quantenpunkt-LEDs ist die Entwicklung effizienter und stabiler blauer Perowskit-Leuchtdioden (PeLEDs) eine gewaltige Herausforderung.

In den letzten Jahren hat die Forschungsgemeinschaft einen bemerkenswerten Anstieg der externen Quantenausbeuten blauer PeLEDs erlebt, wodurch sie sich dem Niveau ausgereifterer Technologien angenähert haben. Dennoch haben diese blauen PeLEDs weiterhin mit einer ausgeprägten Achillesferse zu kämpfen – einem beunruhigenden Mangel an Betriebsstabilität. Selbst unter relativ milden Betriebsbedingungen beträgt ihre Halbwertszeit nur wenige zehn Sekunden bis hin zu wenigen Minuten. Dieses Problem hat sich als entscheidendes Hindernis für ihre künftige wirtschaftliche Rentabilität herausgestellt.

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Weidong Xu von der Northwestern Polytechnical University in China und Prof. Feng Gao von der Universität Linköping in Schweden hat die Gründe für die kurze Betriebslebensdauer blauer PeLEDs herausgefunden.

Das Werk mit dem Titel „Rolle von Chlorid bei der Instabilität blau emittierender gemischter Halogenid-Perowskite“ wurde veröffentlicht in Grenzen der Optoelektronik.

Typischerweise werden gemischte Chlorid-/Bromid-Perowskite eingesetzt, um eine ideale blaue Emission zu erzeugen. Die Forscher haben jedoch eine kontraintuitive Tatsache entdeckt: Selbst geringe Mengen an Chlorid haben dramatische negative Auswirkungen auf die Betriebslebensdauer dieser Geräte. Sie stellen außerdem fest, dass ein solches Problem ein intrinsisches Problem darstellt, da Chloridionen in gemischten Bromid-/Chlorid-Perowskiten eine sehr niedrige Migrationsenergiebarriere aufweisen, was dazu führt, dass sie Perowskitfilme unter elektrischer Vorspannung schnell verlassen.

Diese Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit innovativer Strategien zur Immobilisierung von Chloridionen in blauen Perowskit-Emittern.