Nedavno je istraživački tim profesora Xiao Zhengguoa sa Fakulteta za fiziku Univerziteta nauke i tehnologije u Kini, Ključne laboratorije za fiziku snažno spregnutih kvantnih materijala Kineske akademije nauka i Nacionalnog istraživačkog centra Hefei za mikronauku o materijalima učinio važnim napredak u oblasti pripreme efikasnog i stabilnog monokristala perovskitaLED diode.

Istraživački tim je uzgojio visokokvalitetne, velike površine i ultra tanke monokristale perovskita metodom ograničenja prostora i pripremio perovskit monokristalne LED diode svjetline veće od 86000 cd/m2 i vijeka trajanja do 12500 h za prvi put, koji je napravio važan korak ka primeni perovskit LED na ljudeosvetljenje. Relevantna dostignuća pod naslovom “Jako svijetle i stabilne monokristalne perovskitne diode koje emituju svjetlost” objavljena su u Nature Photonics 27. februara.

Metalhalogenidni perovskit je postao nova generacija LED displeja i rasvjetnih materijala zbog svoje valne dužine koja se može podesiti, uske širine pola vrha i pripreme pri niskim temperaturama. Trenutno je eksterna kvantna efikasnost (EQE) perovskitnih LED (PeLED) zasnovanih na polikristalnom tankom filmu premašila 20%, uporedivo sa komercijalnim organskim LED (OLED). Posljednjih godina, vijek trajanja većine prijavljenih visokoučinkovitih perovskitaLED uređajikreće se od stotina do hiljada sati, i dalje zaostaje za OLED-ima. Na stabilnost uređaja će uticati faktori kao što su kretanje jona, neuravnotežena implantacija nosača i toplota u džulima koja se stvara tokom rada. Osim toga, ozbiljna Auger rekombinacija u polikristalnim perovskitnim uređajima također ograničava svjetlinu uređaja.

Kao odgovor na gore navedene probleme, istraživački tim Xiao Zhengguoa koristio je metodu ograničenja prostora za uzgoj monokristala perovskita na supstratu in situ. Prilagođavanjem uslova rasta, uvođenjem organskih amina i polimera, kvalitet kristala je efektivno poboljšan, čime su pripremljeni visokokvalitetni MA0.8FA0.2PbBr3 tanki monokristali minimalne debljine 1,5 μm. Hrapavost površine je manja od 0,6 nm, a kvantni prinos unutrašnje fluorescencije (PLQYINT) dostiže 90%. Perovskit monokristalni LED uređaj pripremljen sa tankim monokristalom kao slojem koji emituje svjetlost ima EQE od 11,2%, svjetlinu veću od 86000 cd/m2 i vijek trajanja od 12500 h. U početku je dostigao prag komercijalizacije i postao je jedan od trenutno najstabilnijih perovskit LED uređaja.

Gornji rad u potpunosti pokazuje da je korištenje tankog monokristala perovskita kao sloja koji emituje svjetlost izvodljivo rješenje problema stabilnosti, te da LED monokristalni perovskit ima veliku perspektivu u polju ljudskog osvjetljenja i prikaza.