Πρόσφατα, η ερευνητική ομάδα του καθηγητή Xiao Zhengguo από τη Σχολή Φυσικής του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας, το Βασικό Εργαστήριο Ισχυρά Συζευγμένων Κβαντικών Υλικών Φυσικής της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών και το Εθνικό Ερευνητικό Κέντρο του Χεφέι για την Επιστήμη των Υλικών Μικροκλίμακας κατέστησε σημαντικό πρόοδος στον τομέα της παρασκευής αποτελεσματικού και σταθερού μονοκρυστάλλου περοβσκίτηLED.

Η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε υψηλής ποιότητας, μεγάλης επιφάνειας και εξαιρετικά λεπτούς μονοκρυστάλλους περοβσκίτη χρησιμοποιώντας τη μέθοδο περιορισμού χώρου, και ετοίμασε μονοκρύσταλλο LED περοβσκίτη με φωτεινότητα μεγαλύτερη από 86000 cd/m2 και διάρκεια ζωής έως και 12500 ώρες για το πρώτη φορά, η οποία έκανε ένα σημαντικό βήμα προς την εφαρμογή του περοβσκίτη LED στον άνθρωποφωτισμός. Τα σχετικά επιτεύγματα, με τίτλο «High bright and stable single-crystal perovskite light-emitting diodes», δημοσιεύτηκαν στο Nature Photonics στις 27 Φεβρουαρίου.

Ο περοβσκίτης αλογονιδίου μετάλλου έχει γίνει μια νέα γενιά υλικών οθόνης LED και φωτισμού λόγω του ρυθμιζόμενου μήκους κύματος, του στενού πλάτους μισής κορυφής και της προετοιμασίας σε χαμηλή θερμοκρασία. Επί του παρόντος, η εξωτερική κβαντική απόδοση (EQE) του περοβσκίτη LED (PeLED) που βασίζεται σε πολυκρυσταλλική λεπτή μεμβράνη έχει ξεπεράσει το 20%, συγκρίσιμη με την εμπορική οργανική LED (OLED). Τα τελευταία χρόνια, η διάρκεια ζωής των περισσότερων από τους αναφερόμενους περοβσκίτη υψηλής απόδοσηςΣυσκευές LEDκυμαίνεται από εκατοντάδες έως χιλιάδες ώρες, υστερώντας ακόμα σε σχέση με τις OLED. Η σταθερότητα της συσκευής θα επηρεαστεί από παράγοντες όπως η κίνηση ιόντων, η μη ισορροπημένη εμφύτευση φορέα και η θερμότητα joule που παράγεται κατά τη λειτουργία. Επιπλέον, ο σοβαρός ανασυνδυασμός Auger σε συσκευές πολυκρυσταλλικού περοβσκίτη περιορίζει επίσης τη φωτεινότητα των συσκευών.

Ως απάντηση στα παραπάνω προβλήματα, η ερευνητική ομάδα του Xiao Zhengguo χρησιμοποίησε τη μέθοδο περιορισμού χώρου για να αναπτύξει μονοκρυστάλλους περοβσκίτη στο υπόστρωμα in situ. Με την προσαρμογή των συνθηκών ανάπτυξης, την εισαγωγή οργανικών αμινών και πολυμερών, η ποιότητα των κρυστάλλων βελτιώθηκε αποτελεσματικά, παρασκευάζοντας έτσι υψηλής ποιότητας λεπτούς μονοκρυστάλλους MA0.8FA0.2PbBr3 με ελάχιστο πάχος 1,5 μ m. Η τραχύτητα της επιφάνειας είναι μικρότερη από 0,6 nm και η εσωτερική κβαντική απόδοση φθορισμού (PLQYINT) φτάνει το 90%. Η συσκευή LED μονού κρυστάλλου περοβσκίτη που παρασκευάζεται με λεπτό μονοκρύσταλλο ως στρώμα εκπομπής φωτός έχει EQE 11,2%, φωτεινότητα μεγαλύτερη από 86000 cd/m2 και διάρκεια ζωής 12500 ώρες. Έχει φτάσει αρχικά στο κατώφλι της εμπορευματοποίησης και έχει γίνει μια από τις πιο σταθερές συσκευές LED περοβσκίτη επί του παρόντος.

Η παραπάνω εργασία αποδεικνύει πλήρως ότι η χρήση λεπτού μονοκρύσταλλου περοβσκίτη ως στρώμα εκπομπής φωτός είναι μια εφικτή λύση στο πρόβλημα σταθερότητας και ότι το μονοκρύσταλλο LED περοβσκίτη έχει μεγάλη προοπτική στον τομέα του ανθρώπινου φωτισμού και απεικόνισης.