Написано AZoNano 10 октября 2019 [199][19459[1945] [1945]

Используя метод одночастичной спектроскопии, ученые из Токийского технологического института (Tokyo Tech) исследовали электролюминесценцию в светоизлучающих устройствах.

Они обнаружили, что явление мигания излучения и эффективное воронение заряда между одиночными нанокристаллами перовскита были ответственны за низкую эффективность перовскитных светоизлучающих устройств.

В последнее время металлогалогенные перовскиты стали весьма перспективным альтернативным материалом для оптоэлектронных применений следующего поколения. В частности, структуры перовскита наноразмерного размера обладают поразительными фотофизическими свойствами, такими как перестраиваемость цвета, прямая запрещенная зона, узкая ширина линии фотолюминесценции и большое сечение поглощения.

В дополнение к их низкой цене, технологичности решения, возможности масштабного синтеза и совместимости с современными компонентами оптоэлектронного устройства, эти свойства делают нанокристаллы металлогалогенида перовскита полезной альтернативой другим полупроводниковым материалам для широкого применения в области излучения света. такие как освещение, дисплеи, лазеры и устройства памяти.

Хотя нанокристаллы перовскита проявляют чрезвычайно высокий выход фотолюминесценции, электролюминесцентные устройства, разработанные из этих нанокристаллов, долгое время страдали от низкой эффективности. Хотя последние попытки были сосредоточены на разработке устройства для преодоления этой проблемы, до сих пор не проводилось систематического исследования физического масштаба низкоэффективных наномасштабов

.

В этом исследовании группа профессора Мартина Вача из Tokyo Tech использовала одночастичную микроскопическую детекцию и спектроскопию для анализа явления электролюминесценции на уровне отдельных нанокристаллов.

Группа использовала нанокристаллы перовскита CsPbBr ₃ поверхность которого пассивировалась лигандами олеиновой кислоты, диспергированными в тонкой пленке проводящего полимера, который использовался в качестве эмиссионного слоя в световой среде. излучающее устройство.

Устройство было создано для использования над инвертированным флуоресцентным микроскопом, что позволило сравнивать фотолюминесценцию и электролюминесценцию из тех же нанокристаллов. Нанокристаллы CsPbBr ₃ образуют агрегаты в эмиссионном слое, причем каждый агрегат состоит из десятков или сотен отдельных нанокристаллов.

Используя современный микроскопический метод получения изображений с высоким разрешением, ученые обнаружили, что при фотолюминесценции все нанокристаллы в агрегате испускают свет, тогда как при электролюминесценции очень мало (обычно 3–7) нанокристаллов активно излучать свет Электролюминесценция только от нескольких нанокристаллов была обусловлена ​​распределением по размерам и результирующим энергетическим ландшафтом в совокупности.

Электрические заряды, вводимые в устройство во время работы, накапливаются на отдельных нанокристаллах и эффективно направляются на самые крупные нанокристаллы. Эти самые крупные нанокристаллы в совокупности имеют запрещенную зону с наименьшей энергией.

Кроме того, зоны проводимости и валентные зоны самых крупных нанокристаллов функционируют как ловушки для зарядов, первоначально захваченных на окружающих нанокристаллах. Наличие проводящей среды между нанокристаллами способствует активной миграции зарядов в эти ловушки, откуда происходит электролюминесценция.

Другим важным результатом является то, что интенсивность электролюминесценции от нанокристаллов, которые активно излучают свет, не является постоянной. Вместо этого он демонстрирует сильные колебания – так называемое мигание. Это мигание отсутствует при фотолюминесценции тех же агрегатов. Ученые ранее показали, что мигание может быть вызвано как приложенным извне электрическим полем, так и проводящей матрицей (см. ACS Nano 13, 2019, 624).

Явление мигания в светоизлучающем устройстве является жизненно важным фактором, который может снизить эффективность электролюминесценции. Ученые пришли к выводу, что эффективность электролюминесценции составляет лишь около одной трети от эффективности фотолюминесценции из-за явления мигания.

В данном исследовании представлен метод эффективной наноразмерной характеристики электролюминесценции галогенидных перовскитовых материалов для светоизлучающих применений. Одним из решений в отношении большей эффективности будет поверхностная инженерия нанокристаллов, которая преодолеет флуктуации интенсивности.

Источник: https://www.titech.ac.jp/english/