Fortschritte bei Perowskit-LEDs für tiefblaues Licht

Das tiefe Blau Ihres LED-Displays wird wahrscheinlich durch Indium-Gallium-Nitrid (InGaN) erzeugt, eine kostspielige Substanz. Auf dem Gebiet der LEDs suchen Forscher nach Alternativen in einer Art von Perowskit, die als Quasi-2D-Ruddlesden-Popper-Perowskite (2D-RPPs) bekannt sind. 2D-RPPs haben hervorragende optoelektronische Eigenschaften – ideal für LEDs. Obwohl 2D-RPP-basierte LEDs in Bezug auf die Leistung schnell Fortschritte gemacht haben, ist es immer noch eine Herausforderung, blau emittierende und farbreine LEDs zu demonstrieren.

Herkömmliche Herstellungsverfahren zur Herstellung von 2D-RPP-Filmen (z. B. Heißgießen und Antilösungsmittel-Tropfen) induzieren eine räumliche Trennung der chemischen Spezies während der Filmkristallisation. Die resultierenden gemischten Perowskitphasen rufen die Emission aus der Perowskitphase mit einer kleineren Bandlücke hervor, was tiefblaue Emissionen behindert. Um tiefblaue LEDs zu erzielen, ist eine Strategie erforderlich, die in der Lage ist, die Phasenentwicklung der 2D-RPPs während der Kristallisation präzise zu steuern.

Wie in berichtet Fortgeschrittene Photonikhaben Forscher der Yonsei University und der Sungkyunkwan University in Korea kürzlich eine schnelle Kristallisationsmethode vorgeschlagen, um die 2D-Perowskit-Phasenentwicklung durch Steuerung der Kristallisationskinetik für die Herstellung von phasenreinen 2D-RPPs zu manipulieren, die tiefblau emittierende Perowskit-LEDs ermöglicht. Wenn der wie schleuderbeschichtete Vorläufer-Nassfilm in ein heißes Bad aus Diethylether eingetaucht wurde, trat aufgrund der schnellen Extraktion des Vorläufer-Lösungsmittels durch Diethylether eine sofortige Kristallisation auf. Eine extrem schnelle Kristallisationskinetik ermöglichte die zufällige Verteilung aller chemischen Spezies im gesamten Film, wodurch erfolgreich hochphasenreine 2D-RPP-Kristalle erhalten wurden.

Steady-State-Photolumineszenz und ultraschnelle transiente Absorption zeigten deutlich, dass eine schnelle Kristallisation durch heißes Antilösungsmittelbad hochgradig phasenreine 2D-Perowskit-Filme mit zufällig orientierten Kristallen ermöglicht. Die zufälligen Ausrichtungen der 2D-Perowskit-Kristalle verbesserten den Ladungstransport und die verbesserte Ladungsmobilität, um die Geräteleistung zu verbessern. Die resultierenden tiefblau emittierenden Perowskit-LEDs zeigten eine maximale externe Quanteneffizienz (EQE) von 0,63 % mit einer Emissionswellenlänge, die bei 437 nm zentriert ist. Die verlängerte Stabilität der unverkapselten PeLEDs wurde ferner mit vernachlässigbar veränderten EL-Spektren bestätigt, die mit denen von Geräten nach dem Stand der Technik in hohem Maße vergleichbar sind.

Laut dem leitenden Autor Jooho Moon, Professor am Department of Materials Science and Engineering an der Yonsei University, „bietet diese Arbeit einen neuartigen Ansatz zur Realisierung hochleistungsfähiger und spektral stabiler tiefblauer Perowskit-LEDs. Unsere Forschung legt nahe, dass die Kontrolle der Kristallisationskinetik ist der Schlüssel zur Herstellung von phasenreinen 2D-RPP-Kristallen, die vielversprechend für die Bewältigung aktueller Herausforderungen sind.“