::: reklama@pbprog.kz
::: editor@pbprog.kz
::: webmaster@pbprog.kz
Ученые создали синие светодиоды на основе перовскита
За последнее десятилетие перовскитные светодиоды стали более яркими и доступными в производстве. Благодаря тщательной корректировке химического состава эти светоизлучающие кристаллы могут работать в видимом спектре, не уступая, а иногда и превосходя конкурирующие материалы по излучению красного и зеленого света. Однако синий свет по-прежнему остается проблемой, из-за которой полноцветные перовскитные дисплеи остаются недостижимыми.
Благодаря новому исследованию, опубликованному в Nature, группа ученых из Шанхайского университета нашла способ преодолеть этот барьер, создав перовскитные светодиоды, которые излучают яркий, насыщенный синий свет и служат дольше, чем их предшественники.
Привлекательность перовскитов заключается в их кристаллической структуре, состоящей из повторяющейся решетки заряженных атомных кластеров. Изменяя компоненты, заполняющие эту кристаллическую решетку, можно легко изменить цвет света, излучаемого материалом. А поскольку кристаллы можно выращивать из раствора, они относительно дешевы и просты в массовом производстве.
Однако для синего света требуется более широкая энергетическая щель между электронными состояниями материала. Чтобы преодолеть эту щель, через устройство нужно пропустить более высокое напряжение, что создает электрическую нагрузку, которая дестабилизирует хрупкую ионную решетку и приводит к ее быстрому разрушению. До сих пор это означало, что синие перовскитные светодиоды были менее яркими и служили меньше, чем их красные и зелёные аналоги.
Исследователи начали с укрепления кристалла как снаружи, так и изнутри с помощью двух «изомеров»: молекул, которые состоят из одних и тех же атомов, но имеют разное пространственное расположение. Один из изомеров, OBCl, добавляли на границе между перовскитом и слоем, снабжающим носителями положительного заряда, в то время как другой, NbCl, подмешивали непосредственно к самому перовскиту.
В отличие от аналогичных молекул, использовавшихся в более ранних разработках перовскитов, которые могли только отдавать атом водорода для образования связи, и OBCl, и NBCl могут как отдавать, так и принимать его. Такая гибкость позволяет им образовывать более разветвленную сеть водородных связей по всему кристаллу и на его границе, стабилизируя структуру перовскита, облегчая движение зарядов и снижая энергию, необходимую для инжекции носителей заряда.
Разработанные светодиоды достигли внешней квантовой эффективности (показателя того, сколько электрической энергии преобразуется в полезный свет) в 16,8 % при длине волны чистого синего цвета и 22,0 % при чуть более длинной длине волны глубокого синего цвета.