Pada 25 November, pasukan Profesor Wei Zhanhua dari Institut Bahan Bercahaya dan Paparan Maklumat Universiti Huaqiao dan Pusat Pengajian Sains dan Kejuruteraan Bahan dan pasukan Profesor Edward H. Sargent dari Jabatan Kejuruteraan Elektronik dan Komputer di Universiti Toronto bersama-sama menerbitkan penerbitan dalam talian dalam jurnal akademik antarabangsa terkemuka Nature Research kertas Kawalan pengedaran membolehkan LED perovskit berdimensi kecil yang cekap. Kerja ini telah mencapai peningkatan yang ketara dalam prestasi dan jangka hayat peranti LED perovskite melalui pempasifan kecacatan dan kawalan dimensi pusat bercahaya, dan ia dijangka akan digunakan pada medan paparan dan pencahayaan baharu pada masa hadapan.
Nature ialah salah satu jurnal akademik yang paling berpengaruh di dunia, khusus untuk melaporkan dan mengulas tentang penemuan paling penting dalam penyelidikan saintifik global. Perlu dinyatakan bahawa pada tahun 2018, Universiti Huaqiao menerbitkan terbitan asal Nature sebagai unit komunikasi buat kali pertama. Tiga tahun kemudian, Universiti Huaqiao sekali lagi menerbitkan kertas rasmi Nature' sebagai unit komunikasi, menandakan tahap penyelidikan saintifik sekolah' telah meningkat dengan ketara, dan ia telah memasuki lorong pantas pembangunan yang sihat.
Perovskit logam halida mempunyai sifat optoelektronik yang sangat baik, seperti pekali kepupusan molar yang tinggi, jarak migrasi pembawa yang panjang, jurang jalur boleh laras, dan toleransi kecacatan yang tinggi. Mereka mempunyai prospek aplikasi yang luas dalam sel suria dan diod pemancar cahaya. Berdasarkan perbezaan dalam struktur kristal mikroskopik, perovskit halida logam boleh dibahagikan kepada dimensi sifar, dimensi rendah dan tiga dimensi. Antaranya, bahan perovskit berdimensi rendah mempunyai kesan kurungan kuantum, mempunyai tenaga pengikat exciton yang besar, tidak mudah untuk menghasilkan penggabungan semula bukan sinaran, dan mempunyai kecekapan bercahaya yang tinggi.
Walau bagaimanapun, untuk membangunkan bahan perovskit halida logam berdimensi rendah yang berkecekapan tinggi dan stabil untuk peranti pemancar cahaya, masih terdapat dua cabaran utama: pertama, kewujudan keadaan kecacatan akan menyebabkan pembentukan pusat penggabungan semula bukan sinaran, menerajui kepada penghijrahan ion. Ia kondusif kepada kecekapan bercahaya dan kestabilan peranti; yang kedua ialah pembentukan telaga kuantum hibrid berbilang fasa, yang akan menyebabkan pemindahan tenaga dari telaga kuantum jurang jalur lebar ke telaga kuantum jurang jalur sempit di bawah pengujaan cahaya dan elektrik, mengakibatkan pelesapan, yang tidak kondusif untuk pelepasan cahaya peranti Kecekapan, ketulenan warna.
Rajah 1 Gambarajah skematik proses pembentukan filem bagi tiga jenis filem nipis bercahaya perovskit, di mana PEA mewakili garam phenethylammonium, TPPO mewakili triphenylphosphine oxide, dan TFPPO mewakili tris(4-fluorophenyl)phosphine oxide.
Untuk meningkatkan prestasi peranti LED perovskit berdimensi rendah, pasukan Edward H. Sargent dari Universiti Toronto dan pasukan Wei Zhanhua dari Universiti Huaqiao bersama-sama mencadangkan strategi kawalan lebar telaga pempasifan logam halida berdimensi rendah. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, semasa proses penghabluran yang dimulakan oleh anti-pelarut, ion [PbBr6]4-, MA{{7}} dan Cs{{8}} mula-mula membentuk kepingan prekursor perovskit, dan kemudian PEA{{9} } kation organik berinteraksi dengan kepingan prekursor untuk menghasilkan filem pendaran perovskit berdimensi rendah. Dalam kumpulan rujukan, gangguan dan resapan pantas kation organik PEA{11}} membawa kepada penjanaan pusat kecacatan dan struktur telaga kuantum dimensi rawak. Dalam kumpulan eksperimen, ikatan P=O dalam molekul TPPO dan TFPPO boleh berinteraksi dengan kepingan prekursor perovskit P=O:Pb2{{14}}, yang mengawal proses penghabluran secara berkesan dan mengurangkan penjanaan pusat kecacatan. Di samping itu, kumpulan F yang banyak dalam TFPPO boleh berinteraksi dengan kation organik PEA+ untuk memperlahankan pembebasan bahan mentah dan melambatkan pertumbuhan kristal, dan akhirnya membentuk filem bercahaya perovskit berkualiti tinggi dengan dimensi seragam.
Rajah 2 (a) Gambarajah skematik struktur peranti LED perovskite, gambarajah mikroskop elektron penghantaran keratan rentas dan gambarajah skema struktur aras tenaga; (b) lengkung arus-voltan, lengkung kecerahan-voltan dan kecekapan kuantum luaran yang sepadan dengan tiga peranti LED perovskit- Lengkung kecerahan; (c) Taburan statistik kecekapan kuantum luaran tiga peranti LED perovskite; (d) Lengkung voltan semasa bagi tiga peranti elektron tunggal dan lubang tunggal perovskit; (e) Berdasarkan pemprosesan TFPPO Lengkung hayat operasi peranti LED perovskite.
Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2, filem ini mempunyai morfologi permukaan yang seragam dan padat, dengan panjang gelombang pancaran 517 nm, separuh lebar hanya 20 nm, dan kecekapan photoluminescence hampir 100%. Peranti LED hijau yang disediakan mempunyai kecekapan kuantum luaran sebanyak 25.6% dan hayat operasi selama 2 jam pada kecerahan 7,200 cd m-2, jauh melebihi peranti serupa yang dilaporkan pada masa ini.
Profesor Wei Zhanhua berkata dalam beberapa tahun kebelakangan ini, prestasi peranti dan hayat operasi LED perovskite telah dipertingkatkan dengan ketara, tetapi masih jauh lagi untuk ditempuhi. Pada masa hadapan, lebih ramai saintis diperlukan untuk bekerjasama meningkatkan prestasi keluaran keadaan mantap, kebolehulangan peranti kecekapan tinggi dan prestasi keluaran spektrum pelbagai warna peranti.
Dalam kertas itu, Dr. Ma Dongxin, seorang felo pasca doktoral di Universiti Toronto, adalah pengarang pertama. Beliau telah menjalankan penyelidikan lawatan selama setahun di Universiti Huaqiao; Dr. Kebin Lin dari Universiti Huaqiao merupakan pengarang kedua dan turut memberikan sumbangan penting kepada karya tersebut. Profesor Edward H. Sargent dan Profesor Wei Zhanhua adalah pengarang yang sepadan. Kerja penyelidikan ini telah disokong kuat oleh Yayasan Sains Semula Jadi Kebangsaan China, Yayasan Sains Semula Jadi Wilayah Fujian dan Dana Penyelidikan Saintifik Universiti Huaqiao. (
