LED avec une efficacité quantique externe record de 21,6 pour cent. Crédit :Thor Balkhed
Des diodes électroluminescentes efficaces dans le proche infrarouge (NIR) de pérovskite ont été produites dans un laboratoire de l'université de Linköping. L'efficacité quantique externe est de 21,6%, qui est un record. Les résultats ont été publiés dans Photonique de la nature .
Le travail est dirigé par le scientifique LiU Feng Gao, en étroite collaboration avec des collègues en Chine, Italie, Singapour et la Suisse.
Les pérovskites sont un groupe de matériaux définis par leur structure cristalline, et ont fait l'objet d'un intérêt de recherche intense au cours des 10 dernières années, initialement pour les cellules solaires et récemment aussi pour les diodes électroluminescentes. Ils ont de bonnes propriétés d'émission de lumière et sont faciles à fabriquer. Le rendement quantique externe (le rapport des porteurs de charge émis sous forme de lumière sur l'ensemble de ceux introduits dans les matériaux) des diodes électroluminescentes à base de pérovskites était jusqu'à présent limité par des défauts qui surviennent dans le matériau lors de la fabrication. Les défauts agissent comme des pièges pour les porteurs de charge et provoquent ainsi des pertes d'énergie.
Une façon de traiter les défauts est d'ajouter des matériaux appelés "molécules de passivation, " qui se lient aux atomes qui causent des défauts. Les chercheurs avaient précédemment découvert une molécule avec des groupes aminés à ses extrémités qui a donné une certaine amélioration des propriétés. Cependant, lorsqu'ils ont sélectionné une molécule qui contenait également des atomes d'oxygène, l'effet a augmenté de façon spectaculaire.
Weidong Xu dans le laboratoire de l'université de Linköping. Crédit :Thor Balkhed
« Nous comprenons maintenant que ce sont les liaisons hydrogène entre les molécules de passivation et les matériaux pérovskites qui posent problème. Cela nous a permis de rechercher une molécule parfaite pour la passivation, " dit Feng Gao, maître de conférences à la Division d'électronique biomoléculaire et organique de l'Université de Linköping.
La molécule qu'ils ont trouvée a deux groupes aminés à ses extrémités, avec des atomes d'oxygène à des distances appropriées entre eux. Les atomes d'oxygène réduisent la capacité de liaison hydrogène des groupes amino, et donc augmenter la probabilité qu'ils interagissent avec des défauts. Le nombre de pièges pour porteurs de charge dans la pérovskite est considérablement réduit, permettant aux porteurs de charge de se recombiner et d'émettre efficacement de la lumière.
"Ce matériau particulier de pérovskite donne des diodes électroluminescentes très efficaces dans la région du proche infrarouge. Les diodes électroluminescentes proche infrarouge sont particulièrement utiles pour les applications médicales et de télécommunications. Nous pensons que nos nouvelles découvertes peuvent également être appliquées à la pérovskite émettant de la lumière diodes avec d'autres couleurs, " dit Feng Gao.
L'efficacité quantique externe est un record de 21,6 pour cent.
"Nous avons développé les meilleures diodes électroluminescentes en matériau pérovskite à ce jour. Elles peuvent également rivaliser avec les diodes électroluminescentes basées sur, par exemple, Matières organiques, " dit Wiedong Xu, post-doctorat dans la Division de l'électronique biomoléculaire et organique, LiU.
