Recent, grupul de cercetare al profesorului Liangsheng Liao de la Universitatea Soochow și colaboratorii lor au publicat o lucrare intitulată „Efficient Near-Infrared Electroluminescence from Lanthanide-Doped Perovskite Quantum Cutters” pe Angew. Chim. Int. Ed.
Lucrarea demonstrează un LED în infraroșu apropiat extrem de eficient, cu un EQE de vârf de 7,7% la o lungime de undă centrală de 990 nm, reprezentând cele mai eficiente LED-uri pe bază de perovskit cu lungimi de undă de emisie de peste 850 nm.
Introducere
Nanocristalele de perovskit (PeNC) prezintă luminiscență reglabilă în funcție de dimensiune și compoziție, cu eficiență ridicată și puritate ridicată a culorii în lumina vizibilă. Cu toate acestea, obținerea electroluminiscenței eficiente (EL) în regiunea infraroșu apropiat (NIR) este o provocare, limitând aplicațiile sale potențiale.
Aici, demonstrăm o diodă emițătoare de lumină (LED) în infraroșu apropiat foarte eficient care extinde lungimea de undă EL la 1000 nm prin dopând ionii de itterbiu în matricea PeNC (Yb3 plus: PeNCs), care este sensibilizată direct de matricea PeNC. Yb3 plus ion de realizat. Procesul eficient de adaptare cuantică permite Yb3 plus :PeNC-urilor să atingă randamente cuantice de fotoluminiscență (PLQY) de până la 126 la sută.
Folosind ingineria compoziției halogenurilor și strategiile de pasivizare a suprafeței pentru a îmbunătăți PLQY și echilibrul transportului de încărcare, demonstrăm un LED în infraroșu apropiat extrem de eficient, cu un EQE de vârf de 7,7% la o lungime de undă centrală de 990 nm, reprezentând cea mai mare eficiență pentru lungimi de undă de emisie de peste 850 nm. . LED-uri pe bază de perovskit.
Punct inovator: în acest studiu, am dopat ionii de iterbiu în nanocristale de perovskit pentru a extinde lungimea de undă a electroluminiscenței la 1000 nm. Efectul sinergic al controlului stoichiometriei cu halogenuri și pasivării suprafeței ne permite să realizăm LED-uri în infraroșu apropiat extrem de eficiente, cu un EQE de vârf de 7,7%, cea mai mare eficiență de până acum dintre OLED-uri și PeLED-uri cu lungimi de undă de vârf care depășesc 850 nm.
Ghid grafic
Figura 1 a) Imaginea TEM și maparea elementară a Yb3 plus :PeNCs, inserția imaginii TEM arată modelul de difracție a cristalului. b) Model XRD, c) IR PLQY, d) spectru PL, e) Absorbția diferitelor stoichiometrii de halogenuri ale Yb3 plus :CsPb(Cl1-xBrx)3 PeNCs. f) Yb3 plus: Mecanismul de transfer de energie al PeNC-urilor, cele trei căi de recombinare sunt notate ca (1), (2) și, respectiv, (3). g) Spectre TA la întârzierile pompe-sondă selectate. h) Dezintegrarea semnalului TA normalizat la 450 nm față de timp pentru Yb3 plus :PeNC-uri cu diferite concentrații nominale de dopaj.
Fig. 2 a) Schema schematică a structurii dispozitivului PeLED-urilor în infraroșu apropiat bazate pe Yb3 plus : emițător CsPb(Cl1-xBrx)3 NC. b) Diagrama benzilor energetice. c) Distribuția puterii canalului de energie luminoasă în interiorul LED-ului în infraroșu apropiat. d) Pe baza caracteristicilor EQE și J ale PeLED-urilor ale emițătorului Yb3 plus :CsPbCl1-xBrx NC, EQE este calculat luând în considerare doar vârful infraroșu apropiat. e) PLQY a filmelor PeNC și EQE de vârf (valori medii) ale NIR PeLED-uri la diferite lungimi de undă excitonice. f) Spectre EL corespunzătoare diferitelor abateri de la 3,2 V la 6 V, cu o dimensiune a treptei de 0,2V. Insertul arată spectrul EL al PeLED-ului operat la 3,2 V.
Figura 3a) Insertul arată structura moleculară a BTC. b) EQE - caracteristici de densitate de curent. c) Histogramele EQE de vârf ale dispozitivelor LED curate (curbă albastră) și pasivate (curbă roșie). Curbele JV ale dispozitivelor doar cu gaură d) și dispozitive numai cu electroni e) bazate pe Yb3 curat și pasivizat plus :PeNCs. Linia neagră întreruptă indică tensiunea de umplere a capcanei. f) Comparație EQE de vârf între dispozitivele noastre, raportate anterior NIR PeLD și OLED-uri (lungimi de undă de vârf EL peste 850 nm).
Figura 4 a) Mecanismul de pasivizare a suprafeței Yb3 plus: PeNCs. Spectrele XPS ale Yb3 curat și pasivat plus: Yb 4d; b) Spectrele XPS ale Pb 4f5/2 și 4f7/2 c). d) Spectrele de transmisie FTIR ale tiocianatului de benzii, Yb3 curat și pasivat plus: PeNCs. e) Dezintegrarea tranzitorie a PL a Yb3 curată și pasivată plus :PeNC-uri obținute la o lungime de undă de 480 nm. f) PLQY de emisie de exciton rezidual la 480 nm (curba albastră) a PeNC-urilor și PLQY de emisie în infraroșu apropiat de Yb3 plus ioni la 990 nm (curba roz).
