เมื่อเร็ว ๆ นี้ กลุ่มวิจัยของศาสตราจารย์ Liangsheng Liao จากมหาวิทยาลัย Soochow และผู้ร่วมงานของพวกเขาได้ตีพิมพ์บทความเรื่อง "Efficient Near-Infrared Electroluminescence from Lanthanide-Doped Perovskite Quantum Cutters" บน Angew เคมี ภายใน เอ็ด
เอกสารนี้แสดง LED อินฟราเรดใกล้ที่มีประสิทธิภาพสูงพร้อม EQE สูงสุดที่ 7.7 เปอร์เซ็นต์ที่ความยาวคลื่นกลางที่ 990 นาโนเมตร ซึ่งเป็น LED ที่ใช้เพอร์รอฟสไกต์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดโดยมีความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาเกินกว่า 850 นาโนเมตร
การแนะนำ
Perovskite nanocrystals (PeNCs) แสดงการเรืองแสงที่ปรับขนาดและองค์ประกอบที่มีประสิทธิภาพสูงและความบริสุทธิ์ของสีสูงในแสงที่มองเห็นได้ อย่างไรก็ตาม การได้รับอิเล็กโตรลูมิเนสเซนซ์ (EL) ที่มีประสิทธิภาพในย่านอินฟราเรดใกล้ (NIR) นั้นเป็นสิ่งที่ท้าทาย และจำกัดการใช้งานที่เป็นไปได้
ที่นี่ เราสาธิตไดโอดเปล่งแสงใกล้อินฟราเรด (LED) ที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งขยายความยาวคลื่น EL เป็น 1,000 นาโนเมตรโดยการเติมอิตเทอร์เบียมไอออนลงในเมทริกซ์ PeNC (Yb3 บวก : PeNCs) ซึ่งไวต่อแสงโดยตรงโดยเมทริกซ์ PeNC Yb3 บวกไอออนเพื่อให้บรรลุ กระบวนการปรับแต่งควอนตัมที่มีประสิทธิภาพช่วยให้ Yb3 plus :PeNCs บรรลุผลควอนตัมโฟโตลูมิเนสเซนซ์ (PLQY) สูงถึง 126 เปอร์เซ็นต์
การใช้วิศวกรรมองค์ประกอบฮาไลด์และกลยุทธ์การเคลือบพื้นผิวเพื่อปรับปรุง PLQY และชาร์จความสมดุลของการขนส่ง เราสาธิต LED ใกล้อินฟราเรดที่มีประสิทธิภาพสูงพร้อม EQE สูงสุดที่ 7.7 เปอร์เซ็นต์ที่ความยาวคลื่นกลางที่ 990 นาโนเมตร ซึ่งแสดงถึงประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับการปล่อยความยาวคลื่นที่เกินกว่า 850 นาโนเมตร . LED ที่ใช้ Perovskite
ประเด็นที่เป็นนวัตกรรมใหม่: ในการศึกษานี้ เราเจืออิตเทอร์เบียมไอออนลงในผลึกนาโนเพอร์รอฟสไกต์เพื่อขยายความยาวคลื่นอิเล็กโตรลูมิเนสเซนซ์เป็น 1,000 นาโนเมตร ผลกระทบร่วมกันของการควบคุมปริมาณสารสัมพันธ์ของฮาไลด์และการเคลือบพื้นผิวช่วยให้เราสามารถรับรู้ LEDs ใกล้อินฟราเรดที่มีประสิทธิภาพสูงด้วย EQE สูงสุดที่ 7.7 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเป็นประสิทธิภาพสูงสุดในบรรดา OLED และ PeLED ที่มีความยาวคลื่นสูงสุดเกิน 850 นาโนเมตร
คู่มือกราฟิก
รูปที่ 1 a) รูปภาพ TEM และการแมปองค์ประกอบของ Yb3 บวก :PeNCs สิ่งที่ใส่เข้าไปของรูปภาพ TEM แสดงรูปแบบการเลี้ยวเบนของผลึก b) รูปแบบ XRD, c) IR PLQY, d) สเปกตรัม PL, e) การดูดซับของปริมาณสารสัมพันธ์เฮไลด์ที่แตกต่างกันของ Yb3 บวก :CsPb(Cl1-xBrx)3 PeNCs f) Yb3 บวก : กลไกการถ่ายโอนพลังงานของ PeNCs เส้นทางการรวมตัวกันใหม่สามเส้นทางจะแสดงเป็น (1) (2) และ (3) ตามลำดับ g) TA spectra ที่ความล่าช้าของโพรบปั๊มที่เลือก h) การลดลงของสัญญาณ TA ที่ทำให้เป็นมาตรฐานที่ 450 นาโนเมตรเทียบกับเวลาสำหรับ Yb3 บวก :PeNCs ที่มีความเข้มข้นของยาสลบต่างกัน
รูปที่ 2 a) แผนผังของโครงสร้างอุปกรณ์ของ PeLEDs อินฟราเรดใกล้ตาม Yb3 บวก : CsPb(Cl1-xBrx)3 NC emitter b) แผนภาพแถบพลังงาน ค) การกระจายพลังงานของช่องพลังงานแสงภายใน LED อินฟราเรดใกล้ d) ตามคุณลักษณะ EQE และ J ของ PeLEDs ของ Yb3 plus :CsPbCl1-xBrx NC emitter EQE จะถูกคำนวณโดยพิจารณาจากค่าพีคใกล้อินฟราเรดเท่านั้น e) PLQY ของฟิล์ม PeNC และ EQE สูงสุด (ค่าเฉลี่ย) ของ NIR PeLEDs ที่ความยาวคลื่น excitonic ต่างกัน f) สเปกตรัม EL ที่สอดคล้องกับค่าเบี่ยงเบนต่างๆ ตั้งแต่ 3.2 V ถึง 6 V โดยมีขนาดขั้นที่ 0.2V สิ่งที่ใส่เข้าไปแสดงสเปกตรัม EL ของ PeLED ที่ทำงานที่ 3.2 V
รูปที่ 3a) สิ่งที่ใส่เข้าไปแสดงโครงสร้างโมเลกุลของ BTC b) EQE - ลักษณะความหนาแน่นกระแส c) ฮิสโทแกรม EQE สูงสุดของอุปกรณ์ LED ที่เก่าแก่ (เส้นโค้งสีน้ำเงิน) และอุปกรณ์ LED แบบพาสซีฟ (เส้นโค้งสีแดง) เส้นโค้ง JV ของอุปกรณ์ที่มีรูเท่านั้น d) และอุปกรณ์ที่มีอิเล็กตรอนเท่านั้น e) ขึ้นอยู่กับ Yb3 ที่เก่าแก่และผ่านการพาสซีฟบวก :PeNCs เส้นประสีดำแสดงถึงแรงดันการเติมของกับดัก f) การเปรียบเทียบ EQE สูงสุดระหว่างอุปกรณ์ของเรา ซึ่งเคยรายงาน NIR PeLDs และ OLED (ความยาวคลื่นสูงสุดของ EL มากกว่า 850 นาโนเมตร)
รูปที่ 4 ก) กลไกการทู่ผิวของ Yb3 บวก : PeNCs สเปกตรัม XPS ของ Yb3 บวกที่บริสุทธิ์และถูกกระตุ้น: Yb 4d; b) สเปกตรัม XPS ของ Pb 4f5/2 และ 4f7/2 c) d) สเปกตรัมการส่งผ่าน FTIR ของเบนซิลไทโอไซยาเนต Yb3 เดิมและพาสซีฟ Yb3 บวก : PeNCs e) การสลายตัวของ PL ชั่วคราวของ Yb3 plus ที่เก่าแก่และผ่านการพาสซีฟ :PeNCs ที่ได้มาที่ความยาวคลื่น 480 นาโนเมตร f) PLQY ของการปล่อย exciton ตกค้างที่ 480 นาโนเมตร (เส้นโค้งสีน้ำเงิน) ของ PeNCs และ PLQY ของการปล่อยรังสีอินฟราเรดใกล้ของ Yb3 บวกไอออนที่ 990 นาโนเมตร (เส้นโค้งสีชมพู)
