La Universidad Tecnológica del Sur de China desarrolla LED de perovskita de luz blanca de alto rendimiento

- Jan 25, 2021-

¡La eficiencia es tan alta como 12%! La Universidad Tecnológica del Sur de China desarrolla LED de perovskita de luz blanca de alto rendimiento


Recientemente, el equipo del profesor Xuanli Ye del Laboratorio Estatal Clave de Materiales y Dispositivos Luminiscentes de la Universidad Tecnológica del Sur de China publicó un título titulado "Utilización de modos ópticos atrapados para diodos emisores de luz de perovskita blanca con eficiencia superior al 12%" en la revista internacional "Joule". Documentos de investigación.


Los diodos emisores de luz blanca (LED) son una parte importante de las aplicaciones de iluminación y visualización, y estas dos aplicaciones consumen mucha energía eléctrica. Por lo tanto, la realización de LED blancos de alta eficiencia es de gran importancia para el ahorro de energía y la reducción de emisiones. Después de los últimos años de desarrollo, los LED de perovskita de halogenuros metálicos han demostrado un gran potencial y se espera que se conviertan en la próxima generación de tecnología de emisión de luz.


Entre ellos, la eficiencia cuántica externa de los LED de perovskita rojo y verde ha aumentado rápidamente de menos del 1% a más del 20%, y la eficiencia de los LED de perovskita azul también ha superado el 12%, pero el desarrollo de dispositivos de luz blanca de perovskita sigue siendo muy lento.


Además, basado en el análisis de simulación óptica, en los dispositivos LED de perovskita tradicionales, más del 80% de los fotones están restringidos al dispositivo y no se pueden emitir, haciendo que la eficiencia de extracción de luz de los LED de perovskita generalmente sea inferior al 20%, lo que restringe su desarrollo posterior Otro problema clave.


En respuesta a los problemas científicos anteriores, el equipo propuso un método sencillo y eficaz para resolver simultáneamente los problemas de eficiencia de extracción de luz limitada y bajo rendimiento de los dispositivos de luz blanca en LED de perovskita, es decir, mediante el diseño racional de electrodos translúcidos multicapa (LiF/ Al/Ag/LiF) para acoplar la capa de perovskita azul y la capa nanocristalina de perovskita roja en el campo cercano para lograr un aumento sustancial en la eficiencia de extracción de luz, construyendo así un dispositivo LED de perovskita blanca de alto rendimiento.


Generalmente, debido a la gran diferencia entre el índice de refracción de la capa de emisión de luz de perovskita y la de la capa de interfaz orgánica, la reflexión total se produce en un ángulo específico, lo que induce un modo de guía de onda óptica en el dispositivo LED de perovskita, haciendo que la capa de emisión de luz emita parte de los fotones oscilar repetidamente dentro del dispositivo y no puede escapar fuera del dispositivo. La onda evanescente generada durante la reflexión total continuará induciendo la generación de modos de polariton de plasmon de superficie (SPP).


Además, la existencia del modo de sustrato y la absorción parasitaria reducirán la probabilidad de que los fotones se propaguen al exterior del dispositivo (lado del aire). Afortunadamente, la energía del campo evanescente generada por la reflexión total y SPP puede penetrar en la siguiente capa del medio en el campo cercano, lo que proporciona la oportunidad de utilizarlos para suprimir la guía de onda óptica en el modo LED de perovskita y el modo SPP se puede realizar mediante tres efectos de acoplamiento de campo cercano: efecto de tunelización de fotón, absorción de onda evanescente y absorción SPP.


Con este fin, el equipo diseñó una estructura de dispositivo multicapa "ITO/NiOx/PVK/blue perovskite/TPBi/LiF/Al/Ag/LiF/LiF/red light perovskite", en el que la presencia de una capa de luz roja puede tener éxito Los tres efectos de acoplamiento de campo cercano anteriores se utilizan para extraer fotones azules limitados al modo de guía de onda óptica y el modo SPP, y finalmente lograr una mejora de la eficiencia de extracción de luz de más del 50%, y al mismo tiempo utilizar luz azul y roja de color complementario para lograr la emisión de luz blanca.


Basándose en esta estrategia, el equipo fabricó con éxito LEDs de perovskita blanca de alto rendimiento de dos y tres colores con eficiencias cuánticas externas de hasta 12% y 5%, respectivamente, que es el último registro en este campo y es un hito. Además, además de la aplicación en LEDs de perovskita, esta estrategia también se puede extender a otros tipos de LED blancos (tales como: LED orgánicos, LED inorgánicos y LED de puntos cuánticos, etc.) para mejorar sus capacidades de extracción de luz y promover toda la luz blanca Desarrollo adicional del campo LED.

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