Vor kurzem leitete das US-Energieministerium (DOE) am Argonne National Laboratory in Lemont, Illinois, die Entwicklung eines wichtigen LED-Materials.
Die Forscher des Reformlaborteams sagten: "LEDs sind hocheffizient, geben weniger Wärme ab und halten lange." "Wissenschaftler untersuchen neue Materialien, um LEDs effizienter und länger zu machen, und wenden sie auf Unterhaltungselektronik, Medizin und Sicherheit an."
Forscher und Partner des Brookhaven National Laboratory, des Los Alamos National Laboratory und des SLAC National Accelerator Laboratory berichten, dass sie stabile Perowskit-Nanokristalle für diese LED vorbereitet haben.
"Nature Photonics" veröffentlichte eine Arbeit, die die Arbeit der Gruppe beschreibt. "Unsere Forschung zeigt, dass diese Methode es uns ermöglicht, die Helligkeit und Stabilität von lumineszierenden Nanokristallen erheblich zu verbessern", kommentierte Xuedan Ma, Wissenschaftler am Argonne Nanomaterials Center.
Perowskit-Nanokristalle sind die Hauptkandidaten für eine neue Art von LED-Material. Aber lange Zeit erwies es sich beim Testen als instabil.
Das Forschungsteam stabilisierte die Nanokristalle in einer porösen Struktur, die als metallorganisches Gerüst (MOF) bezeichnet wird.
Basierend auf den reichlich vorhandenen Materialien auf der Erde und bei Raumtemperatur hergestellt, könnten diese LEDs eines Tages kostengünstigere Fernseher und Unterhaltungselektronik sowie bessere Gammastrahlen-Bildgebungsgeräte ermöglichen, selbst für Medizin, Sicherheitsscans und Wissenschaft. Erforschter energieautarzer Röntgendetektor.
"Wir haben das Stabilitätsproblem gelöst, indem wir das Perowskitmaterial in die MOF-Struktur eingekapselt haben", sagte ein Wissenschaftler am Argonne Center for Nanomaterials (CNM), Büro des Office of Scientific User Facilities des US-Energieministeriums. "Unsere Forschung zeigt, dass diese Methode dazu beitragen kann, die Helligkeit und Stabilität von lumineszierenden Nanokristallen erheblich zu verbessern."
"Das Bedienkonzept der Kombination von Perowskit-Nanokristallen in MOF hat sich in Pulverform bewährt, aber es ist das erste Mal, dass wir es erfolgreich in die Emissionsschicht einer LED integrieren."
Bisherige Versuche, nanokristalline LEDs herzustellen, wurden durch den Abbau von Nanokristallen in eine unerwünschte Volumenphase behindert, wodurch die Vorteile von Nanokristallen verloren und ihr Potenzial als praktische LEDs geschwächt wurden.
Massenmaterie besteht normalerweise aus Milliarden von Atomen. Materialien wie Perowskite bestehen aus wenigen bis wenigen tausend Atomen im Nanometer-Stadium, verhalten sich also unterschiedlich.
In ihrer neuen Methode stabilisierte das Forschungsteam die Nanokristalle, indem es Nanokristalle in einer Matrix aus MOF erzeugte, die sie als "wie einen Tennisball, der von einem Stacheldraht gefangen wird" beschrieben. Sie verwendeten Bleiknoten im Gerüst als Metallvorläufer und Halogenidsalze als organische Materialien.
Die Halogenidsalzlösung enthält Methylammoniumbromid, das mit dem Blei im Gerüst reagiert, um Nanokristalle um den Bleikern in der Matrix zu montieren.
Die Matrix hält die Nanokristalle getrennt, so dass sie nicht interagieren und abgebaut werden. Dieses Verfahren basiert auf einem Lösungsbeschichtungsverfahren, das wesentlich günstiger ist als das weit verbreitete Vakuumverfahren zur Herstellung anorganischer LEDs.
MOF-stabile LEDs können helles rotes, blaues und grünes Licht sowie verschiedene Schattierungen jedes Lichts erzeugen.
Wani Nie, Wissenschaftler am Center for Integrated Nanotechnology am Los Alamos National Laboratory, sagte: "In dieser Arbeit haben wir zum ersten Mal gezeigt, dass Perowskit-Nanokristalle, die in MOF stabil sind, helle und stabile Farben verschiedener Farben erzeugen. LED." "Wir können verschiedene Farben erzeugen, die Farbreinheit verbessern und die Photolumineszenz-Quantenausbeute erhöhen. Dies ist ein Maß für die Lichtfähigkeit von Materialien."
Das Forschungsteam verwendete eine fortschrittliche Photonenquelle (APS) für die zeitaufgelöste Röntgenabsorptionsspektroskopie, eine Technik, mit der sie Veränderungen in Perowskitmaterialien im Laufe der Zeit entdecken konnten. Forscher können die Bewegung elektrischer Ladungen durch das Material verfolgen und wichtige Informationen verstehen, die auftreten, wenn Licht emittiert wird.
