Os pesquisadores desenvolveram um novo método de peneira de solvente para criar diodos emissores de luz de perovskita (PeLEDs) altamente eficientes e estáveis com desempenho incomparável. Crédito: SciTechDaily.com
O método inovador de peneira de solvente melhora o desempenho do diodo emissor de luz de perovskita, alcançando eficiência e vida útil operacional sem precedentes.
Usando um método simples de peneira de solvente, pesquisadores do Instituto de Tecnologia e Engenharia de Materiais de Ningbo (NIMTE) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) assumiram a liderança no desenvolvimento de diodos emissores de luz de perovskita (PeLEDs) altamente eficientes e estáveis com desempenho recorde .
O estudo foi publicado hoje (5 de fevereiro) em Fotônica da Natureza.
As perovskitas são um dos materiais optoeletrônicos mais promissores devido ao seu excelente desempenho optoeletrônico e baixo custo de preparação. Em comparação com os tradicionais diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs), os PeLEDs têm um espectro de emissão de luz mais estreito e pureza de cor superior, mostrando assim um grande potencial de aplicação em exibição e iluminação.
Enfrentando os desafios de estabilidade do PeLED
No entanto, apesar do progresso significativo na eficiência, a baixa estabilidade operacional há muito limita a aplicação prática dos PeLEDs. Em particular, uma compreensão limitada da causa da instabilidade da perovskita tem dificultado enormemente o desenvolvimento e a comercialização de PeLEDs.
Com base em uma análise aprofundada das nanoestruturas finas das perovskitas, os pesquisadores identificaram a baixa fase n defeituosa das perovskitas como a principal fonte de instabilidade da perovskita. A baixa qualidade da fase n baixa, que continha apenas uma ou duas camadas de íons de chumbo, originou-se do rápido e incontrolável processo de cristalização.
O método de peneira solvente para PeLEDs de alto desempenho. Crédito: NIMTE
Inspirados no processo de separação de areia de diferentes tamanhos com uma peneira, os pesquisadores propuseram um método de peneira com solvente para filtrar essas indesejáveis fases n baixas.
Segundo os pesquisadores, a peneira de solvente é uma combinação de solventes polares e apolares. O solvente polar atua como uma malha que interage com as perovskitas, enquanto o solvente apolar atua como uma estrutura que não afeta as perovskitas. Os pesquisadores ajustaram a proporção de solventes polares para remover efetivamente as fases n baixas defeituosas.
Desempenho e estabilidade recordes
Os PeLEDs baseados nas perovskitas peneiradas alcançaram uma vida útil operacional de mais de 5,7 anos em condições normais (luminância de 100 cd/m2), mais de 30 vezes mais que o dispositivo não tratado. Este tempo de vida recorde é também o valor mais alto relatado até o momento para PeLEDs verdes, atingindo o limite fundamental para aplicação comercial.
Além disso, esses PeLEDs alcançaram uma eficiência quântica externa (EQE) recorde de 29,5%, melhorando significativamente a eficiência da conversão de eletricidade em luz.
Quando exposto ao ar ambiente (50±10% de umidade), o dispositivo pode manter 75% do rendimento quântico de fotoluminescência do filme e 80% do seu EQE por mais de 100 dias, apresentando excelente estabilidade.
Este método de peneira de solvente não apenas melhora significativamente o desempenho de luminescência e a estabilidade dos PeLEDs, mas também abre caminho para o futuro desenvolvimento e aplicação de perovskitas com nanoestruturas exclusivas e excelente desempenho de luminescência.
Referência: “Resolução de dimensões de fase de diodos emissores de luz de perovskita eficientes e estáveis com alto brilho” por Shuo Ding, Qiangqiang Wang, Wencui Gu, Zhaobing Tang, Bo Zhang, Chunyan Wu, Xuanyu Zhang, Hao Chen, Xinyu Zhang, Rui Cao, Tao Chen, Lei Qian e Chaoyu Xiang, 5 de fevereiro de 2024, Fotônica da Natureza.
DOI: 10.1038/s41566-023-01372-0
