Nedávno výskumný tím profesora Xiao Zhengguo z Fakulty fyziky Čínskej vedeckej a technologickej univerzity, Kľúčového laboratória silne viazanej kvantovej fyziky materiálov Čínskej akadémie vied a Národného výskumného centra Hefei pre vedu o materiáloch v mikromeradle urobil dôležitý pokrok v oblasti prípravy účinného a stabilného monokryštálu perovskituLED diódy.

Výskumný tím vypestoval vysokokvalitné, veľkoplošné a ultratenké perovskitové monokryštály pomocou metódy priestorového obmedzenia a pripravil perovskitový monokryštál LED s jasom viac ako 86 000 cd/m2 a životnosťou až 12 500 h. prvýkrát, čo urobilo dôležitý krok smerom k aplikácii perovskitových LED na človekaosvetlenie. Príslušné úspechy s názvom „Vysoko jasné a stabilné monokryštálové perovskitové svetelné diódy“ boli uverejnené v Nature Photonics 27.

Metalhalogenidový perovskit sa stal novou generáciou LED displejov a osvetľovacích materiálov vďaka svojej laditeľnej vlnovej dĺžke, úzkej šírke polovičného vrcholu a nízkoteplotnej príprave. V súčasnosti vonkajšia kvantová účinnosť (EQE) perovskitových LED (PeLED) na báze polykryštalického tenkého filmu presiahla 20 %, čo je porovnateľné s komerčnými organickými LED (OLED). V posledných rokoch sa životnosť väčšiny uvádzaných vysoko účinných perovskituLED zariadeniasa pohybuje od stoviek až po tisíce hodín, pričom stále zaostáva za OLED. Stabilita zariadenia bude ovplyvnená takými faktormi, ako je pohyb iónov, nevyvážená implantácia nosiča a joulové teplo generované počas prevádzky. Okrem toho vážna Augerova rekombinácia v polykryštalických perovskitových zariadeniach tiež obmedzuje jas zariadení.

V reakcii na vyššie uvedené problémy výskumný tím Xiao Zhengguo použil metódu obmedzenia priestoru na pestovanie monokryštálov perovskitu na substráte in situ. Úpravou podmienok rastu, zavedením organických amínov a polymérov sa efektívne zlepšila kvalita kryštálov, čím sa pripravili kvalitné tenké monokryštály MA0.8FA0.2PbBr3 s minimálnou hrúbkou 1,5 μm. Drsnosť povrchu je menšia ako 0,6 nm a kvantový výťažok vnútornej fluorescencie (PLQYINT) dosahuje 90 %. Perovskitové monokryštálové LED zariadenie pripravené z tenkého monokryštálu ako svetlo vyžarujúcej vrstvy má EQE 11,2 %, jas viac ako 86 000 cd/m2 a životnosť 12 500 h. Spočiatku dosiahol prah komercializácie a stal sa jedným z najstabilnejších perovskitových LED zariadení v súčasnosti.

Vyššie uvedená práca plne demonštruje, že použitie tenkého perovskitového monokryštálu ako svetlo vyžarujúcej vrstvy je uskutočniteľným riešením problému stability a že perovskitový monokryštál LED má veľkú perspektívu v oblasti ľudského osvetlenia a displeja.