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项目介绍:

CINNO Research  产业资讯,韩国首尔大学材料工程学院Lee Taewoo教授研究团队(Kim Hobeom博士、Kim Juseung研究员和Heo Jungmin研究员)开发了一种用于新一代显示材料的发光二极管(LED)。


根据韩媒Gvalley该LED 采用 3D-2D 混合钙钛矿材料作为发光材料,可将寿命从目前的 30 分钟延长到13小时,并实现与真实事物最相似的自然颜色图像。


作为目前已经商业化的有机发光二极管(OLED)的下一代显示-发光二极管(LED)的研究和开发工作正在活跃进行中。钙钛矿被认为是最有前途的发光材料之一。与传统的发光材料相比,钙钛矿具有高色彩纯度的优势,制造成本低,由于能够实现与真实物体最相似的自然颜色的图像的优点,作为下一代显示材料,受到产业界的极大关注。



自首次发布相关研究以来,钙钛矿LED 在短短 5 年内就实现了磷光 OLED 和量子点发光二极管 (QDLED) 水准的良率。然而,3D钙钛矿LED存在寿命短的缺陷,这是未来实现商业化必须克服的问题,直到最近才找出明确的原因和解决方案。


钙钛矿是一种半导体材料,主要由有机分子、金属和卤素元素组成,通常具有三维结构的网格排列。这种材料可以作为LED的发光体使用,因为它具备可以将电能转化为光能的特性。


(a) 3D钙钛矿及3D-2D 混合钙钛矿的网格结构和 (b) 离子迁移抑制机制。(c)开发的钙钛矿LED 的元件结构。(d) 与 3D钙钛矿LED 相比,3D-2D 混合钙钛矿的LED 效率显著提高。(e) 寿命和显著减少的操作期间发光过冲(overshooting)

 

该研究团队指出,3D钙钛矿LED寿命短的原因是,位于钙钛矿网格内的A位置上的有机分子(甲基铵)的高旋转自由度导致。此外,因为它加速了发光体中的缺陷形成和离子缺陷的迁移(离子迁移),因而缩短了钙钛矿LED的寿命。


为了克服这一难题,该研究团队通过向3D钙钛矿前驱体中加入中性分子(苯甲胺),诱导有机分子间的氢离子(H+)交换,开发出3D和2D钙钛矿共存的3D-2D混合钙钛矿发光体。由于3D-2D混合钙钛矿网格中新导入的有机分子(苯甲铵),其旋转自由度比现有有机分子(甲基铵)更低,因而可以抑制缺陷的形成,降低缺陷密度,并且还能有效抑制离子迁移现象。


此外,该教授团队将致命性的操作中发光过冲现象与离子迁移现象相关联,将此进行量化,从而提出了一个评价钙钛矿LED寿命的新标准。基于这些效果,LED元件可运行时间超过13小时,相比目前仅维持30分钟寿命的3D钙钛矿LED,得到了明显的改善。


Lee Taewoo教授称,“我们提出了一种通过调整钙钛矿发光体的维度来显著延长钙钛矿LED寿命的解决方案”,并补充称,“这项研究不仅成为提高钙钛矿光电子元件寿命的指南,而且有望进一步推动钙钛矿LED作为下一代显示器在商业化的道路上更进一步。”


该研究成果发表在世界著名国际学术期刊《自然通讯(Nature Communications)》的7月6日网络版上。


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首尔大学开发出新一代显示材料用长寿命LED

首尔大学开发出新一代显示材料用长寿命LED

CINNO Research  产业资讯,韩国首尔大学材料工程学院Lee Taewoo教授研究团队(Kim Hobeom博士、Kim Juseung研究员和Heo Jungmin研究员)开发了一种用于新一代显示材料的发光二极管(LED)。


根据韩媒Gvalley该LED 采用 3D-2D 混合钙钛矿材料作为发光材料,可将寿命从目前的 30 分钟延长到13小时,并实现与真实事物最相似的自然颜色图像。


作为目前已经商业化的有机发光二极管(OLED)的下一代显示-发光二极管(LED)的研究和开发工作正在活跃进行中。钙钛矿被认为是最有前途的发光材料之一。与传统的发光材料相比,钙钛矿具有高色彩纯度的优势,制造成本低,由于能够实现与真实物体最相似的自然颜色的图像的优点,作为下一代显示材料,受到产业界的极大关注。


首尔大学开发出新一代显示材料用长寿命LED


自首次发布相关研究以来,钙钛矿LED 在短短 5 年内就实现了磷光 OLED 和量子点发光二极管 (QDLED) 水准的良率。然而,3D钙钛矿LED存在寿命短的缺陷,这是未来实现商业化必须克服的问题,直到最近才找出明确的原因和解决方案。


钙钛矿是一种半导体材料,主要由有机分子、金属和卤素元素组成,通常具有三维结构的网格排列。这种材料可以作为LED的发光体使用,因为它具备可以将电能转化为光能的特性。


(a) 3D钙钛矿及3D-2D 混合钙钛矿的网格结构和 (b) 离子迁移抑制机制。(c)开发的钙钛矿LED 的元件结构。(d) 与 3D钙钛矿LED 相比,3D-2D 混合钙钛矿的LED 效率显著提高。(e) 寿命和显著减少的操作期间发光过冲(overshooting)

 

该研究团队指出,3D钙钛矿LED寿命短的原因是,位于钙钛矿网格内的A位置上的有机分子(甲基铵)的高旋转自由度导致。此外,因为它加速了发光体中的缺陷形成和离子缺陷的迁移(离子迁移),因而缩短了钙钛矿LED的寿命。


为了克服这一难题,该研究团队通过向3D钙钛矿前驱体中加入中性分子(苯甲胺),诱导有机分子间的氢离子(H+)交换,开发出3D和2D钙钛矿共存的3D-2D混合钙钛矿发光体。由于3D-2D混合钙钛矿网格中新导入的有机分子(苯甲铵),其旋转自由度比现有有机分子(甲基铵)更低,因而可以抑制缺陷的形成,降低缺陷密度,并且还能有效抑制离子迁移现象。


此外,该教授团队将致命性的操作中发光过冲现象与离子迁移现象相关联,将此进行量化,从而提出了一个评价钙钛矿LED寿命的新标准。基于这些效果,LED元件可运行时间超过13小时,相比目前仅维持30分钟寿命的3D钙钛矿LED,得到了明显的改善。


Lee Taewoo教授称,“我们提出了一种通过调整钙钛矿发光体的维度来显著延长钙钛矿LED寿命的解决方案”,并补充称,“这项研究不仅成为提高钙钛矿光电子元件寿命的指南,而且有望进一步推动钙钛矿LED作为下一代显示器在商业化的道路上更进一步。”


该研究成果发表在世界著名国际学术期刊《自然通讯(Nature Communications)》的7月6日网络版上。


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