Nyligen har professor Xiao Zhengguos forskargrupp från School of Physics vid University of Science and Technology i Kina, Key Laboratory of Strongly Coupled Quantum Material Physics vid den kinesiska vetenskapsakademin och Hefeis nationella forskningscenter för materialvetenskap i mikroskala gjort viktiga framsteg inom området för framställning av effektiv och stabil perovskit enkristalllysdioder.

Forskargruppen har odlat högkvalitativa, storarea och ultratunna perovskit-enkristaller genom att använda utrymmesbegränsningsmetoden, och förberett perovskite-enkristall-LED med en ljusstyrka på mer än 86 000 cd/m2 och en livslängd på upp till 12 500 timmar för första gången, vilket har tagit ett viktigt steg mot tillämpningen av perovskite LED på människorbelysning. De relevanta prestationerna, med titeln "Hög ljus och stabil enkristall perovskite lysdioder", publicerades i Nature Photonics den 27 februari.

Metallhalogenidperovskit har blivit en ny generation av LED-skärmar och belysningsmaterial på grund av dess inställbara våglängd, smala halvtoppsbredd och lågtemperaturberedning. För närvarande har den externa kvanteffektiviteten (EQE) för perovskite LED (PeLED) baserad på polykristallin tunn film överstigit 20%, jämförbart med kommersiell organisk LED (OLED). Under de senaste åren, livslängden för de flesta av de rapporterade högeffektiv perovskiteLED-enhetervarierar från hundratals till tusentals timmar, fortfarande släpar efter OLED. Anordningens stabilitet kommer att påverkas av sådana faktorer som jonrörelse, obalanserad bärarimplantation och joulevärme som genereras under drift. Dessutom begränsar den allvarliga Auger-rekombinationen i polykristallina perovskitanordningar också anordningarnas ljusstyrka.

Som svar på ovanstående problem använde Xiao Zhengguos forskargrupp utrymmesbegränsningsmetoden för att odla perovskit-enkristaller på substratet in situ. Genom att justera tillväxtförhållandena, införa organiska aminer och polymerer, förbättrades kristallkvaliteten effektivt, vilket förberedde högkvalitativa MA0.8FA0.2PbBr3 tunna enkristaller med en minsta tjocklek på 1,5 μm. Ytråheten är mindre än 0,6 nm, och det interna fluorescenskvantutbytet (PLQYINT) når 90 %. Perovskite enkristall LED-enheten förberedd med tunn enkristall som ljusavgivande skikt har en EQE på 11,2 %, en ljusstyrka på mer än 86 000 cd/m2 och en livslängd på 12 500 timmar. Den har initialt nått tröskeln för kommersialisering och har blivit en av de mest stabila perovskite LED-enheterna för närvarande.

Ovanstående arbete visar till fullo att användning av tunn perovskit-enkristall som det ljusemitterande skiktet är en genomförbar lösning på stabilitetsproblemet, och att perovskite-enkristall-LED har stora möjligheter inom området för mänsklig belysning och visning.