通过热反溶剂浴法制备的深蓝色发光过氧化物二极管(LEDs)在运行期间的扫描电子显微镜图像与数字照片(左)和瞬时吸收光谱(右)。资料来源:J. Moon, Yonsei大学。
你的LED显示屏的深蓝色可能是由氮化镓(InGaN)产生的,这是一种昂贵的物质。在LED领域,研究人员正在寻找一种被称为准2D Ruddlesden-Popper perovskites(2D-RPPs)的过氧化物替代品。2D-RPPs具有优异的光电特性--是LED的理想选择。尽管基于2D-RPP的LED在性能方面取得了快速的进展,但展示蓝光和色纯的LED仍然是一个挑战。
生产2D-RPP薄膜的传统制造工艺(如热铸和反溶剂滴注)在薄膜结晶过程中会引起化学物种的空间隔离。由此产生的混合包晶石相唤起了带隙较小的包晶石相的发射,这阻碍了深蓝色的发射。为了实现深蓝LED,需要一种能够在结晶过程中精确控制2D-RPPs的相演化的策略。
正如《先进光子学》杂志所报道的,来自韩国延世大学和成均馆大学的研究人员最近提出了一种快速结晶方法,通过控制结晶动力学来操纵二维过氧化物相的演化,以制造出相纯的二维RPPs,实现深蓝辐射的过氧化物LED。当前驱体湿膜被浸没在二乙醚的热浴中时,由于二乙醚对前驱体溶剂的快速萃取,立即发生了结晶。极快的结晶动力学使得所有的化学物种随机地分布在整个薄膜上,成功地产生了高相位纯度的2D-RPP晶体。
稳态光致发光和超快瞬时吸收清楚地表明,通过热反溶剂浸泡的快速结晶使高相纯的二维过氧化物薄膜具有随机取向的晶体。二维过氧化物晶体的随机取向增强了电荷传输,提高了电荷迁移率,有利于设备性能。由此产生的深蓝发光的过氧化物酶LED表现出0.63%的最大外部量子效率(EQE),发射波长集中在437纳米。未封装的PeLEDs的长期稳定性被进一步证实,其发光光谱的变化可以忽略不计,与最先进的设备高度相似。
据资深作者、延世大学材料科学与工程系教授Jooho Moon说:"这项工作为实现高性能和光谱稳定的深蓝色过氧化物酶LED提供了一种新方法。我们的研究表明,结晶动力学的控制是制备相位纯正的2D-RPP晶体的关键,为解决当前的挑战展现了巨大的前景。"