Recentemente, il gruppo di ricerca del professor Xiao Zhengguo della Scuola di Fisica dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina, il Laboratorio Chiave di Fisica dei Materiali Quantistici Fortemente Accoppiati dell'Accademia Cinese delle Scienze e il Centro Nazionale di Ricerca di Hefei per la Scienza dei Materiali su Microscala hanno fatto importanti progressi nel campo della preparazione di monocristalli di perovskite efficienti e stabiliLED.

Il gruppo di ricerca ha sviluppato cristalli singoli di perovskite di alta qualità, di ampia area e ultrasottili utilizzando il metodo di restrizione dello spazio e ha preparato LED a cristallo singolo di perovskite con luminosità superiore a 86.000 cd/m2 e durata fino a 12.500 ore per il prima volta, che ha compiuto un passo importante verso l'applicazione del LED in perovskite all'uomoilluminazione. I risultati rilevanti, intitolati “Diodi emettitori di luce a base di perovskite monocristallo altamente luminosi e stabili”, sono stati pubblicati su Nature Photonics il 27 febbraio.

La perovskite ad alogenuri metallici è diventata una nuova generazione di display LED e materiali di illuminazione grazie alla sua lunghezza d'onda regolabile, alla larghezza stretta del semipicco e alla preparazione a bassa temperatura. Attualmente, l’efficienza quantica esterna (EQE) dei LED alla perovskite (PeLED) basati su film sottile policristallino ha superato il 20%, paragonabile ai LED organici commerciali (OLED). Negli ultimi anni, la durata della maggior parte della perovskite ad alta efficienza segnalataDispositivi LEDvaria da centinaia a migliaia di ore, ancora in ritardo rispetto agli OLED. La stabilità del dispositivo sarà influenzata da fattori quali il movimento degli ioni, l'impianto sbilanciato del portatore e il calore joule generato durante il funzionamento. Inoltre, la grave ricombinazione Auger nei dispositivi di perovskite policristallina limita anche la luminosità dei dispositivi.

In risposta ai problemi di cui sopra, il gruppo di ricerca di Xiao Zhengguo ha utilizzato il metodo della restrizione dello spazio per far crescere singoli cristalli di perovskite sul substrato in situ. Regolando le condizioni di crescita, introducendo ammine organiche e polimeri, la qualità dei cristalli è stata effettivamente migliorata, preparando così cristalli singoli sottili MA0.8FA0.2PbBr3 di alta qualità con uno spessore minimo di 1,5 μ m. La rugosità superficiale è inferiore a 0,6 nm e la resa quantica della fluorescenza interna (PLQYINT) raggiunge il 90%. Il dispositivo LED a cristallo singolo di perovskite preparato con un singolo cristallo sottile come strato emettitore di luce ha un EQE dell'11,2%, una luminosità di oltre 86.000 cd/m2 e una durata di 12.500 ore. Inizialmente ha raggiunto la soglia della commercializzazione ed è attualmente diventato uno dei dispositivi LED a base di perovskite più stabili.

Il lavoro di cui sopra dimostra pienamente che l'utilizzo di un sottile cristallo singolo di perovskite come strato che emette luce è una soluzione fattibile al problema di stabilità e che il LED monocristallo di perovskite ha grandi prospettive nel campo dell'illuminazione e dei display umani.