Работой руководит ученый Лю Фэн Гао в тесном сотрудничестве с коллегами из Китая, Италии, Сингапура и Швейцарии.
Перовскиты – это группа материалов, определяемых их кристаллической структурой, и в течение последних 10 лет они были предметом пристального внимания исследователей, первоначально для солнечных элементов, а в последнее время и для светодиодов. Они обладают хорошими светоизлучающими свойствами и просты в изготовлении. Внешний квантовый выход (отношение носителей заряда, излучаемых в виде света ко всем носителям, подаваемым в материалы) светодиодов на основе перовскитов до сих пор ограничивался дефектами, возникающими в материале во время производства.
Дефекты действуют как ловушки для носителей заряда и, таким образом, вызывают потери энергии.
Один из способов борьбы с дефектами – добавление материалов, известных как «пассивирующие молекулы», которые связываются с атомами, вызывающими дефекты. Ранее исследователи обнаружили молекулу с аминогруппами на концах, которая дала определенное улучшение свойств.
Однако, когда они выбрали молекулу, которая также содержала атомы кислорода, эффект резко усилился.
«Теперь мы понимаем, что именно водородные связи между пассивирующими молекулами и перовскитными материалами вызывают проблемы. Это позволило нам найти молекулу, которая идеально подходит для пассивации », – говорит Фэн Гао, старший преподаватель отдела биомолекулярной и органической электроники в Университете Линчёпинга.
Найденная ими молекула имеет две аминогруппы на концах с атомами кислорода на подходящем расстоянии между ними.
Атомы кислорода уменьшают способность аминогрупп к образованию водородных связей и, следовательно, увеличивают вероятность их взаимодействия с дефектами. Количество ловушек для носителей заряда в перовските значительно уменьшено, что позволяет носителям заряда рекомбинировать и эффективно излучать свет.
"Этот конкретный перовскитовый материал дает высокоэффективные светодиоды в ближней инфракрасной области. Светодиоды ближнего инфракрасного диапазона особенно полезны для медицинских и телекоммуникационных приложений.
Мы считаем, что наши новые открытия также могут быть применены к перовскитным светодиодам других цветов », – говорит Фэн Гао.
Внешняя квантовая эффективность рекордно высока 21.6%.
«Мы разработали лучшие светодиоды из перовскитного материала. Они также могут конкурировать со светодиодами на основе, например, органических материалов », – говорит Видонг Сюй, постдок отдела биомолекулярной и органической электроники, LiU.