Nedavno je istraživački tim profesora Xiao Zhengguoa sa Fakulteta fizike Kineskog sveučilišta za znanost i tehnologiju, Ključnog laboratorija za jako spregnutu kvantnu materijalnu fiziku Kineske akademije znanosti i Nacionalnog istraživačkog centra Hefeija za znanost o materijalima na mikroskalima učinio važnim napredak u području pripreme učinkovitog i stabilnog monokristala perovskitaLED diode.

Istraživački tim uzgojio je visokokvalitetne, velike površine i ultra-tanke monokristale perovskita korištenjem metode ograničenja prostora i pripremio perovskite monokristal LED sa svjetlinom većom od 86000 cd/m2 i vijekom trajanja do 12500 h za prvi put, koji je napravio važan korak prema primjeni perovskit LED na ljudimarasvjeta. Relevantna postignuća, pod naslovom “Visoke svijetle i stabilne jednokristalne perovskitne diode koje emitiraju svjetlost”, objavljena su u časopisu Nature Photonics 27. veljače.

Metal halid perovskit je postao nova generacija LED zaslona i rasvjetnih materijala zbog svoje podesive valne duljine, uske širine poluvrha i pripreme na niskim temperaturama. Trenutačno je vanjska kvantna učinkovitost (EQE) perovskitne LED (PeLED) temeljene na polikristalnom tankom filmu premašila 20%, usporedivo s komercijalnom organskom LED (OLED). U posljednjih nekoliko godina, radni vijek većine prijavljenih perovskita visoke učinkovitostiLED uređajikreće se od stotina do tisuća sati, još uvijek zaostajući za OLED-ima. Na stabilnost uređaja utjecat će faktori kao što su kretanje iona, neuravnotežena implantacija nosača i džulova toplina koja se stvara tijekom rada. Osim toga, ozbiljna Augerova rekombinacija u polikristalnim perovskitnim uređajima također ograničava svjetlinu uređaja.

Kao odgovor na gore navedene probleme, istraživački tim Xiao Zhengguoa upotrijebio je metodu ograničenja prostora za uzgoj monokristala perovskita na podlozi in situ. Prilagodbom uvjeta rasta, uvođenjem organskih amina i polimera, kvaliteta kristala je učinkovito poboljšana, čime su pripremljeni visokokvalitetni MA0.8FA0.2PbBr3 tanki monokristali minimalne debljine od 1,5 μm. Hrapavost površine manja je od 0,6 nm, a kvantni prinos unutarnje fluorescencije (PLQYINT) doseže 90%. Perovskitni monokristalni LED uređaj pripremljen s tankim monokristalom kao slojem koji emitira svjetlost ima EQE od 11,2%, svjetlinu veću od 86000 cd/m2 i životni vijek od 12500 h. U početku je dosegao prag komercijalizacije i postao je jedan od trenutno najstabilnijih perovskitnih LED uređaja.

Gore navedeni rad u potpunosti pokazuje da je korištenje tankog monokristala perovskita kao sloja koji emitira svjetlost izvedivo rješenje problema stabilnosti i da LED monokristala perovskita ima veliku perspektivu u polju ljudske rasvjete i prikaza.