Les pérovskites aux halogénures métalliques sont considérées comme des matériaux de nouvelle génération pour les dispositifs électroluminescents (DEL). Des recherches récentes co-dirigées par un scientifique de la City University of Hong Kong (CityU) ont abouti à une nouvelle approche de fabrication efficace pour produire des films de pérovskite entièrement inorganiques avec de meilleures propriétés optiques et une meilleure stabilité, permettant le développement de LED à pérovskite à haute pureté de couleur et à faible coût avec une durée de vie opérationnelle élevée.

Les LED pérovskites (PeLED) sont une technologie électroluminescente émergente avec des avantages de faible coût de fabrication, haute qualité de lumière et efficacité énergétique. Halogénure métallique (c'est-à-dire composés de métaux avec du chlore, brome ou iode) les pérovskites ont récemment attiré beaucoup d'attention en tant que matériaux prometteurs pour les LED traitées en solution, grâce à leurs excellentes propriétés optiques, telles que les couleurs d'émission saturées et l'accord facile des couleurs.

En particulier, pérovskites à base de cations inorganiques de césium, à savoir CsPbX 3 (où X peut être le chlore, brome et iode), présentent une meilleure stabilité thermique et chimique par rapport aux pérovskites aux halogénures métalliques « hybrides » organiques-inorganiques, et peut ainsi fournir la base de LED hautes performances avec une stabilité de fonctionnement raisonnable. Mais les précédentes PeLED inorganiques présentaient des performances d'électroluminescence relativement médiocres en raison de leurs grandes tailles de grains de pérovskite.

Aujourd'hui, une équipe de chercheurs de CityU et de l'Université de Shanghai en Chine continentale a développé une approche de fabrication efficace pour fabriquer des films de pérovskite inorganique lisses avec des performances et une stabilité considérablement améliorées. Leurs conclusions paraissent dans le dernier numéro (2019, dix, 665) de la revue scientifique Communication Nature , intitulé "CsPbBr à petits grains induit par le trifluoroacétate 3 Les films de pérovskite donnent des dispositifs électroluminescents efficaces et stables."

L'équipe a découvert que l'utilisation de trifluoroacétate de césium (TFA) comme source de césium dans le revêtement de solution en une étape, au lieu du bromure de césium (CsBr) couramment utilisé, permet une cristallisation rapide du CsPbBr à petits grains 3 cristaux de pérovskite, formant les films de pérovskite lisses et sans trous d'épingle. C'est parce que l'interaction des anions TFA avec Pb 2 ⁺ cations dans le CsPbX 3 solution de précurseur améliore considérablement le taux de cristallisation des films de pérovskite et supprime les défauts de surface.

Par conséquent, l'équipe a réussi à fabriquer des PeLED vertes efficaces et stables à partir de ces films, avec un courant maximum efficace de 32,0 cd A-1 correspondant à un rendement quantique externe de 10,5% - un niveau généralement considéré comme satisfaisant dans les PeLED existantes.

Plus important, les LED à pérovskite entièrement inorganiques basées sur ces films ont démontré une durée de vie opérationnelle record. Ils ont une demi-vie de plus de 250 heures à une luminance initiale de 100 cd m-2, ce qui représente une amélioration de 17 fois de la durée de vie opérationnelle par rapport au PeLED dérivé du CsBr.

"Notre étude suggère que les films de pérovskite aux halogénures de plomb entièrement inorganiques à haute pureté de couleur et à faible coût peuvent être développés en LED hautement efficaces et stables via une simple optimisation des joints de grains, " dit Andrey Rogach, Professeur titulaire des matériaux photoniques à CityU, qui est l'un des auteurs de la correspondance de l'article.

"Je prévois un potentiel d'application important de tels films, car ils sont faciles à fabriquer et peuvent être facilement déposés par impression pour réaliser divers dispositifs optoélectroniques, " il ajoute.

Un autre auteur par correspondance de l'article est le professeur Yang Xuyong de l'Université de Shanghai. Les premiers auteurs sont Wang Haoran à l'Université de Shanghai et Zhang Xiaoyu, un ancien étudiant chercheur invité à CityU, travaille maintenant comme post-doctorant à l'Université de Jilin.