最近、蘇州大学のLiangsheng Liao教授とその共同研究者らの研究グループは、「ランタニドドープペロブスカイト量子カッターからの効率的な近赤外線エレクトロルミネッセンス」と題する論文をAngew誌に発表した。 化学。 内部。 エド。
この論文では、中心波長 990 nm で 7.7 パーセントのピーク EQE を備えた高効率の近赤外 LED を実証しています。これは、850 nm を超える発光波長を持つ最も効率的なペロブスカイトベースの LED を表しています。
序章
ペロブスカイト ナノ結晶 (PeNC) は、可視光において高効率かつ高色純度のサイズおよび組成調整可能な発光を示します。 ただし、近赤外 (NIR) 領域で効率的なエレクトロルミネッセンス (EL) を得るのは困難であり、その潜在的な用途は限られています。
ここでは、PeNC マトリックス (Yb3 プラス: PeNC) にイッテルビウム イオンをドープし、PeNC マトリックスによって直接増感することにより、EL 波長を 1000 nm まで延長する高効率の近赤外発光ダイオード (LED) を実証します。 Yb3プラスイオンを実現。 効率的な量子調整プロセスにより、Yb3 plus :PeNC は 126% もの高いフォトルミネッセンス量子収率 (PLQY) を達成できます。
ハロゲン化物組成エンジニアリングと表面パッシベーション戦略を使用して、PLQY と電荷輸送バランスを改善し、中心波長 990 nm で 7.7 パーセントのピーク EQE を備えた高効率の近赤外 LED を実証しました。これは、850 nm を超える発光波長で最高の効率を示します。 。 ペロブスカイトベースのLED。
革新的な点: この研究では、ペロブスカイトナノ結晶にイッテルビウムイオンをドープして、エレクトロルミネッセンス波長を1000 nmまで延長しました。 ハロゲン化物の化学量論制御と表面パッシベーションの相乗効果により、ピーク波長 850 nm を超える OLED および PeLED の中でこれまで最高効率である 7.7 パーセントのピーク EQE を備えた高効率の近赤外 LED を実現できます。
グラフィックガイド
図 1 a) Yb3 plus :PeNC の TEM 画像と元素マッピング。TEM 画像の挿入図は結晶回折パターンを示しています。 b) XRD パターン、c) IR PLQY、d) PL スペクトル、e) Yb3 と :CsPb(Cl1-xBrx)3 PeNC の異なるハロゲン化物化学量論の吸収。 f) Yb3 plus : PeNC のエネルギー伝達機構、3 つの組換え経路はそれぞれ (1)、(2)、(3) で示されます。 g) 選択したポンプ-プローブ遅延における TA スペクトル。 h) 公称ドーピング濃度が異なる Yb3 プラス:PeNC の 450 nm での正規化された TA 信号減衰対時間。
図2 a）Yb3プラス：CsPb(Cl1-xBrx)3 NCエミッタに基づく近赤外PeLEDのデバイス構造の概略図。 b) エネルギーバンド図。 c) 近赤外 LED 内の光エネルギー チャネルの電力分布。 d) Yb3 プラス :CsPbCl1-xBrx NC エミッターの PeLED の EQE および J 特性に基づいて、近赤外ピークのみを考慮して EQE を計算します。 e）PeNCフィルムのPLQYと、さまざまな励起子波長でのNIR PeLEDのピークEQE（平均値）。 f）0.2Vのステップサイズで、3.2Vから6Vまでのさまざまな偏差に対応するELスペクトル。 挿入図は、3.2 V で動作する PeLED の EL スペクトルを示しています。
図 3a) 挿入図は BTC の分子構造を示しています。 b) EQE - 電流密度特性。 c) 未処理の LED デバイス (青の曲線) と不動態化された LED デバイス (赤の曲線) のピーク EQE ヒストグラム。 未処理および不動態化された Yb3 と :PeNC に基づく、正孔のみのデバイス d) と電子のみのデバイス e) の JV 曲線。 黒い破線はトラップ充填電圧を示します。 f）当社のデバイス、以前に報告されたNIR PeLDとOLED（850 nmを超えるELピーク波長）間のピークEQEの比較。
図 4 a) Yb3 プラス: PeNC の表面不動態化メカニズム。 未処理および不動態化された Yb3 プラスの XPS スペクトル: Yb 4d; b) Pb 4f5/2 および 4f7/2 c) の XPS スペクトル。 d) チオシアン酸ベンジル、未処理および不動態化 Yb3 プラス: PeNC の FTIR 透過スペクトル。 e）480 nmの波長で得られた、元の状態および不動態化されたYb3プラス：PeNCの一時的なPL減衰。 f）PeNCの480 nmでの残留励起子発光のPLQY（青色の曲線）および990 nmでのYb3プラスイオンの近赤外発光のPLQY（ピンクの曲線）。
