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兼具高亮度高效率高稳定性的近红外钙钛矿发光二极管研发成功

2023-03-24 12:47:48  来源:新华网

  LED光源为发光二极管光源。此种光源具有体积小、寿命长、效率高等优点,可连续使用长达10万个小时,未来LED光源应用在照明领域亦成为主流。

  23日,记者从中国科学技术大学获悉,该校崔林松教授课题组与国外同行合作,实现了兼具高亮度、高效率和高稳定性的近红外钙钛矿发光二极管,器件的最大外量子效率高达23.8%,器件预期寿命可达5万小时以上,器件性能达到国际领先水平,解决了该领域重要难题。相关研究成果日前发表于《自然》杂志。

  崔林松介绍,“发光亮度、外量子效率和稳定性是决定钙钛矿LED走向商业化应用的关键指标。然而,目前报道的大多数近红外钙钛矿LED总是存在高亮度时效率太低、高效率下亮度太低的矛盾。如何在高亮度的同时保持高效率和高稳定性是钙钛矿LED领域亟须解决的难题,也是制约其商业化应用的关键技术瓶颈。”

  在此次研究中,研究团队设计开发了一种多功能分子稳定剂2-(4-甲砜基苯基)乙胺(MSPE),用来精准调控钙钛矿材料的光电性能、晶体结构和形态学性质,大幅提升钙钛矿LED在高亮度下的效率和稳定性。一方面,MSPE通过氢键和配位键与钙钛矿中的组分相互作用,大幅提升钙钛矿薄膜的发光效率和发光均一性;另一方面,MSPE分子间通过氢键诱导形成自组装结构,消除了传输层界面对钙钛矿材料发光的淬灭。

  得益于MSPE对钙钛矿和传输层界面的协同钝化效应,研究人员实现了高亮度、高效率和高稳定性的近红外钙钛矿LED。器件峰值外量子效率高达23.8%,并且在1000毫安/平方厘米的电流密度下,器件的外量子效率仍能超过10%,表现了超高的效率稳定性。器件预期寿命可达5万小时以上,在当前外量子效率超过20%的近红外钙钛矿LED中辐射亮度和稳定性都处于领先水平。

  崔林松表示:“在高亮度下,实现高效稳定的钙钛矿LED是迈向商业化的关键一步,有望在未来进一步实现钙钛矿电泵浦激光器中展示出巨大潜力。”

  审稿人评价该项工作:“团队设计开发了新颖的多功能分子稳定剂,制备了有史以来综合性能最优近红外钙钛矿LED,这些结果令人印象深刻,引起该领域研究人员的极大兴趣。”

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