Нещодавно дослідницька група професора Сяо Чженгуо зі Школи фізики Університету науки і технологій Китаю, Ключової лабораторії сильно пов’язаної квантової фізики матеріалів Китайської академії наук і Хефейського національного дослідницького центру мікромасштабних матеріалознавства зробили важливе прогрес у галузі отримання ефективних і стабільних монокристалів перовскітусвітлодіоди.

Дослідницька група виростила високоякісні монокристали перовскіту з великою площею та надтонкі монокристали перовскіту за допомогою методу обмеження простору та підготувала монокристалічний світлодіод перовскіту з яскравістю понад 86 000 кд/м2 і терміном служби до 12 500 годин для вперше, який зробив важливий крок до застосування перовскітного світлодіода на людиніосвітлення. Відповідні досягнення під назвою «Високояскраві та стабільні монокристалічні перовскітові світловипромінювальні діоди» були опубліковані в Nature Photonics 27 лютого.

Металогалогенні перовскіти стали новим поколінням світлодіодних дисплеїв та освітлювальних матеріалів завдяки регульованій довжині хвилі, вузькій ширині напівпіка та низькотемпературній підготовці. В даний час зовнішня квантова ефективність (EQE) перовскітного світлодіода (PeLED) на основі полікристалічної тонкої плівки перевищила 20%, порівнянна з комерційним органічним світлодіодом (OLED). В останні роки термін служби більшості зареєстрованих високоефективних перовскітівсвітлодіодні пристроїколивається від сотень до тисяч годин, все ще відстаючи від OLED. На стабільність пристрою впливатимуть такі фактори, як рух іонів, незбалансована імплантація носія та джоулеве тепло, що виділяється під час роботи. Крім того, серйозна рекомбінація Оже в полікристалічних перовскітових пристроях також обмежує яскравість пристроїв.

У відповідь на вищезазначені проблеми дослідницька група Сяо Чженго використала метод обмеження простору для вирощування монокристалів перовскіту на підкладці in situ. Завдяки регулюванню умов росту, введенню органічних амінів і полімерів якість кристалів було значно покращено, таким чином одержуючи високоякісні тонкі монокристали MA0.8FA0.2PbBr3 з мінімальною товщиною 1,5 мкм. Шорсткість поверхні становить менше 0,6 нм, а квантовий вихід внутрішньої флуоресценції (PLQYINT) досягає 90%. Перовскітний монокристалічний світлодіодний пристрій, виготовлений із тонким монокристалом як світловипромінюючим шаром, має EQE 11,2%, яскравість понад 86000 кд/м2 і термін служби 12500 год. Спочатку він досяг порогу комерціалізації та став одним із найстабільніших перовскітних світлодіодних пристроїв на даний момент.

Наведена вище робота повністю демонструє, що використання тонкого перовскітного монокристала як світловипромінюючого шару є можливим вирішенням проблеми стабільності, і що перовскітний монокристалічний світлодіод має великі перспективи в області людського освітлення та відображення.