I ricercatori stanno sviluppando una nuova strategia per aumentare le prestazioni dei LED blu alla perovskite

Creato dal gruppo di ricerca del professor Cui Linsong dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC), in collaborazione con il team del professor Samuel D. Stranks dell'Università di Cambridge, ha pubblicato una nuova strategia per migliorare le prestazioni dei diodi a emissione di luce blu (LED) basati su materiali di perovskite. Era il loro lavoro pubblicato In Fotonica della natura.

I LED alla perovskite sono emersi come una promettente tecnologia di prossima generazione per l'illuminazione e i display grazie alle loro proprietà luminose superiori e al rapporto costo-efficacia. Sebbene siano stati compiuti progressi significativi nei LED a perovskite verde, rosso e nel vicino infrarosso, lo sviluppo dei LED a perovskite blu è rimasto indietro, formando un grave collo di bottiglia nel settore.

Per affrontare questa sfida, il gruppo di ricerca ha progettato un additivo ionico multifunzionale, il di(trifenilfosfina) imminio cloruro (PPNCl), con conformazioni di risonanza carica multipla e uno stato elettronico dinamico. Questo composto consente un controllo preciso della composizione e della distribuzione delle fasi di perovskite, sopprimendo efficacemente i canali di ricombinazione non radiativi e la migrazione ionica, migliorando così in modo significativo l'efficienza e la stabilità dei LED blu di perovskite.

Il PPNCl interagisce con i componenti della perovskite tramite legami idrogeno, influenzando il processo di cristallizzazione e favorendo la transizione verso fasi di dimensione superiore, migliorando al contempo l'efficienza della luminescenza.

Studi di spettroscopia di assorbimento transitorio (TA) hanno anche rivelato che PNCl accelera i trasferimenti di energia dalle fasi a bassa dimensionalità a quelle ad alta dimensionalità, prevenendo il trasferimento di energia incompleto e la perdita di energia dovuta alla ricombinazione non radiativa nelle fasi a bassa dimensionalità.

Inoltre, le molecole di PNCl si coordinano con i componenti della perovskite e mostrano interazioni elettrostatiche, passivando efficacemente i difetti nei film di perovskite e inibendo la migrazione degli ioni alogenuro, con conseguente miglioramento significativo dell'efficienza della luminescenza e della stabilità spettrale dei film di perovskite.

Grazie all'efficace controllo esercitato da PNCl sulla distribuzione della fase della perovskite, sugli stati di difetto e sulla migrazione ionica, sono stati ottenuti LED blu perovskite altamente efficienti e stabili. Questi dispositivi mostrano un’efficienza quantica esterna (EQE) di picco del 21,4% (emissione di picco a 483 nm), che rappresenta l’efficienza più alta raggiunta fino ad oggi nei LED blu alla perovskite. Inoltre, la stabilità dell'hardware è migliorata di quasi 30 volte.

Questa svolta innovativa apre la strada a ulteriori progressi nelle prestazioni dei LED a perovskite blu, segnalando progressi significativi nella tecnologia LED a perovskite.