Ein Forschungsteam der Florida State University hat einen neuen Weg entwickelt, um blaues Licht aus einer Materialklasse zu erzeugen, die ein enormes Potenzial für optoelektronische Geräte aufweist, darunter Solarzellen, Leuchtdioden (LEDs) und Laser.
Unter der Leitung von FSU-Professor für Chemie Biwu Ma hat das Team eine neue Studie in veröffentlicht Fortschrittliche Energiematerialien das einen einfachen und effektiven Ansatz darstellt, um ein effizientes und stabiles blaues Licht aus Metallhalogenid-Perowskiten zu erzeugen. Metallhalogenid-Perowskite sind eine aufstrebende Klasse von Halbleitermaterialien, die sich durch eine kubische Kristallstruktur auszeichnen, gute lichtemittierende Eigenschaften aufweisen und gleichzeitig einfach und kostengünstig herzustellen sind.
Wissenschaftler, einschließlich Ma, haben bereits hocheffiziente und stabile Perowskit-basierte LEDs für grünes und rotes Licht entwickelt, aber ein effizientes und stabiles blaues Licht war schwierig zu erreichen. Blaues Licht benötigt viel Strom, und die blaue Farbreinheit lässt oft mit der Zeit nach.
Ohne ein effizientes und stabiles blaues Licht ist es unmöglich, weißes Licht zu erzeugen.
„Wir haben neue Strategien entwickelt, um effizientes und stabiles blaues Licht aus Perowskiten zu erzielen und LEDs mit höherer Leistung herzustellen“, sagte Ma. „Wenn Sie ein Vollfarbdisplay wollen, brauchen Sie Blau, Grün und Rot. Grün und Rot haben bereits eine gute Leistung, aber Blau ist schwieriger. Es ist nicht einfach, ein stabiles Blau zu erzeugen, weil es eine höhere Energie hat.“
Ma und sein Team stellten blau emittierende Nanoplättchen unter Verwendung eines Metallhalogenid-Perowskits her, das auf der chemischen Verbindung Cäsiumbleibromid oder CsPbBr3 basiert. Nanoplättchen sind Nanomaterialien mit einer Dicke von nur wenigen Einheitszellen und erfahren daher die Auswirkungen eines starken dielektrischen und Quanteneinschlusses.
Um diese speziellen Nanoplättchen dazu zu bringen, effizientes und stabiles blaues Licht zu emittieren, beschichteten die Forscher sie mit einem multifunktionalen organischen Sulfat, das eine sogenannte Oberflächenpassivierung ermöglichte, eine hochwirksame Methode zur Verbesserung der Lumineszenzeigenschaften und -stabilität.
In diesem Projekt trägt die einfache Passivierung mit organischem Sulfat dazu bei, dass die Nanoplättchen nicht abgebaut werden, sodass sie ein effizienteres und stabileres blaues Licht emittieren können.
Mit diesen oberflächenpassivierten CsPbBr3-Nanoplättchen als Emitter wurden Proof-of-Concept-LEDs hergestellt, die eine reine blaue Lichtemission mit einem Spitzenwert von 462 Nanometern aufweisen. Die Leuchtdichte von 691 Candela pro Quadratmeter (die Standardeinheit, die die Helligkeit eines Geräts angibt) und die Halbwertszeit von 20 Minuten, die in dieser Arbeit erreicht wurden, gehören zu den besten bisher berichteten Werten für rein blaue Perowskit-LEDs auf Basis von Nanoplättchen.
„Unsere Arbeit zeigt deutlich das Potenzial der Verwendung von richtig oberflächenpassivierten Perowskit-Nanoplättchen als Emitter für hocheffiziente und stabile LEDs“, sagte Ma.
He Liu et al, Effiziente und stabile Blaulicht emittierende Dioden auf Basis von CsPbBr 3 -Nanoplättchen mit Oberflächenpassivierung durch ein multifunktionales organisches Sulfat, Fortschrittliche Energiematerialien (2022). DOI: 10.1002/aenm.202201605