氟化物界面沉积钙钛矿制备高效发光二极管
半导体新材料的研究正在不断推动行业内相关产品的创新和发展。剑桥大学和浙江大学的研究人员最近通过在薄的氟化锂界面上沉积混合维钙钛矿制造出了高效率的led。
发光二极管(led)是一种在电流流动时发光的器件,传统上由半导体材料制成。在过去的几年里,科学家和电子工程师一直在探索钙钛矿制成的led的潜力,钙钛矿是光伏(PV)技术中常用的一种材料,具有许多可能的成分和许多潜在的特性,如超导和磁阻。
研究人员多年来一直在研究钙钛矿基发光二极管。早在2018年,他们就利用钙钛矿聚合物异质结构制造了近红外LED,实现了20%以上的外量子效率和近内量子效率。
为了制造混合维钙钛矿LED,研究人员首先制备了钙钛矿前驱体溶液。然后,他们将空穴传输聚合物TFB旋涂在ITO涂覆的玻璃基板上。随后,进行热退火,并且在TFB的表面上热蒸发氟化锂薄层。
钙钛矿前驱体溶液沉积在涂有氟化锂的TFB上,热蒸发形成TPBi有机电子传输层。之后,研究人员通过荫罩热蒸发氟化锂/铝触点,并封装LED。
“这种新设计与我们之前设计的主要区别在于,我们现在在聚合物空穴传输层和钙钛矿层之间插入了一层薄薄的氟化锂,氟化物层将三明治状的多层器件结构固定在一起。重要的是,正如我们在之前的研究中发现的,高钙钛矿LED效率的关键之一是消除界面处的非辐射能量损失。氟化物界面很好地满足了这个目的。”研究人员说。
新的LED设计有许多优点。但值得注意的是,它通过在两种材料之间引入极性氟化锂界面,将钙钛矿与一系列通常与之不相容的聚合物空穴传输层结合在一起。这种界面使得聚合物表面疏水并在其上形成钙钛矿。
研究人员揭示的钙钛矿薄膜光致发光量子效率与界面化学键极性之间的关系具有重要意义。事实上,这实质上意味着钙钛矿基LED的发光效率可以通过改变其所在基底的化学性质来控制。
通过在通常不相容的聚合物上沉积钙钛矿,新的制造策略为钙钛矿基器件的发展开辟了有趣的可能性。研究人员将继续探索他们的设计策略,同时探索未来的LED设计策略。
这种发光机制可以进一步提高发光二极管的发光效率。我们还将研究蓝色钙钛矿型LED及其工作稳定性相关的问题。
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