Изображение сканирующей электронной микроскопии с цифровой фотографией во время работы (слева) и переходный спектр поглощения (справа) перовскитных светоизлучающих диодов (СИД), излучающих темно-синий цвет, приготовленных промывкой в ​​горячем антирастворителе. Авторы и права: Дж. Мун, Университет Йонсей.

Глубокий синий цвет вашего светодиодного дисплея, скорее всего, вызван нитридом индия-галлия (InGaN), дорогостоящим веществом. В области светодиодов исследователи ищут альтернативы перовскитам типа квази-2D-перовскитов Раддлсдена-Поппера (2D-RPP). 2D-RPP обладают превосходными оптоэлектронными свойствами — идеально подходят для светодиодов. Несмотря на то, что светодиоды на основе 2D-RPP быстро улучшаются с точки зрения производительности, по-прежнему сложно продемонстрировать светодиоды с синим излучением и чистым цветом.

Обычные процессы изготовления пленок 2D-RPP (например, горячее литье и нанесение капель антирастворителя) вызывают пространственное разделение химических частиц во время кристаллизации пленки. Полученные смешанные перовскитные фазы вызывают излучение перовскитной фазы с меньшей шириной запрещенной зоны, что препятствует излучению темно-синего цвета . Для получения темно-синих светодиодов требуется стратегия, способная точно контролировать фазовое развитие 2D-RPP во время кристаллизации.

Как сообщается в журнале Advanced Photonics, исследователи из Университета Йонсей и Университета Сонгюнкван в Корее недавно предложили метод быстрой кристаллизации для управления эволюцией 2D-фазы перовскита путем управления кинетикой кристаллизации для изготовления фазово-чистых перовскитных светодиодов 2D-RPP, позволяющих получать темно-синий свет. Когда влажную пленку предшественника с центрифугированием погружали в горячую баню с диэтиловым эфиром, происходила немедленная кристаллизация из-за быстрой экстракции растворителя предшественника диэтиловым эфиром. Чрезвычайно быстрая кинетика кристаллизации позволила случайным образом распределить все химические вещества по всей пленке, успешно получая кристаллы 2D-RPP с высокой фазовой чистотой.

Стационарная фотолюминесценция и сверхбыстрое нестационарное поглощение ясно показали, что быстрая кристаллизация посредством купания в горячем антирастворителе позволяет получить двумерные пленки перовскита с высокой фазовой чистотой и беспорядочно ориентированными кристаллами. Случайная ориентация двумерных кристаллов перовскита улучшила перенос заряда и подвижность заряда, что улучшило производительность устройства. Полученные перовскитные светодиоды с глубоким синим излучением продемонстрировали максимальную внешнюю квантовую эффективность (EQE) 0,63% с длиной волны излучения в центре 437 нм. Продолжительная стабильность неинкапсулированных PeLED была дополнительно подтверждена незначительно измененными спектрами электролюминесценции, весьма сравнимыми со спектрами современных устройств.

По словам старшего автора Джухо Муна, профессора кафедры материаловедения и инженерии Университета Ёнсе: «Эта работа представляет собой новый подход к реализации высокопроизводительных и спектрально стабильных темно-синих перовскитных светодиодов. Наши исследования показывают, что контроль кинетики кристаллизации является ключом к получению фазово-чистых кристаллов 2D-RPP, демонстрирующих большие перспективы для решения текущих задач».