Некоторые светодиоды из перовскита излучают свет в широком диапазоне длин волн. Чтобы дополнительно объяснить эту особенность, ученые из Университета Гронингена изучили некоторые случаи и предложили новое объяснение, которое может помочь другим ученым разработать светодиоды на основе перовскита, способные излучать свет в широком диапазоне. Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications 11 мая 2020 года.
Низкоразмерные (2D или 1D) перовскиты излучают свет в узком спектральном диапазоне и поэтому используются для создания светодиодов с превосходной чистотой цвета. Однако в некоторых случаях отмечен широкий спектр излучения на уровнях энергии ниже узкого спектра. Этот процесс вызвал большой интерес, поскольку его можно было бы использовать для производства светодиодов белого света легче по сравнению с процессами, которые используются в настоящее время. Однако для разработки перовскитов для конкретных целей необходимо понять, почему некоторые перовскиты производят излучения широкого спектра действия, в то время как другие излучают узкий спектр.
Квантовое ограничение
Перовскиты представляют собой универсальную группу материалов с очень характерной кристаллической структурой, известной как структура перовскита. В гибридных перовскитах катионы представляют собой органические молекулы разных размеров. Когда размер превышает определенный размер, структура становится двухмерной или слоистой. Полученное квантовое ограничение имеет большие последствия для физических свойств материалов и, в частности, для оптических свойств.
Выбросы
Мария Лио, профессор фотофизики и оптоэлектроники в Университете Гронингена, отметила, что широкий низкоэнергетический спектр обычно рассматривается как внутреннее свойство материала. Однако наблюдения, сделанные в лаборатории Лоя, по-видимому, противоречат этой теории. Саймон Кахманн, научный сотрудник команды, отметил: «Один из наших студентов изучал монокристаллы двумерного перовскита на основе иодида свинца и заметил, что некоторые кристаллы излучают зеленый свет, а другие – красный. Это не то, что вы ожидаете, если бы широкая красная эмиссия была неотъемлемым свойством этого материала ».
Цвет
Исследовательская группа предположила, что дефекты этих перовскитов могут изменить цвет испускаемого света. Поэтому они решили проверить основную интерпретацию с помощью специального эксперимента.
Используя лазерное излучение разных цветов и, следовательно, разных энергий, они изучали излучение кристаллов. Они обнаружили, что когда мы использовали фотоны ниже энергии запрещенной зоны, все еще происходило широкое излучение, которое не соответствует основной интерпретации.
Последствия
Их объяснение состоит в том, что состояние дефекта с уровнем энергии внутри запрещенной зоны управляет широким излучением и большим изменением цвета кристаллов. «Мы думаем, что это химический дефект в кристалле, вероятно, связанный с йодидом, который вызывает состояния внутри запрещенной зоны», – сказал Кахманн. Таким образом, широкие выбросы не являются внутренним свойством материала, а вызваны внешним эффектом.
Этот вывод имеет глубокие последствия для ученых, чтобы предсказать новые и лучшие соединения, которые широко излучают свет, поскольку они делают шаг к пониманию происхождения этого излучения.
Новое объяснение перовскитовых светодиодов из Университета Гронингена в настоящее время показывает, что широкое излучение в двумерных иодидных перовскитах свинца не является свойством материала. Это означает, что это не очень эффективно. Это означает, что оптические исследования материалов этого класса следует интерпретировать с осторожностью.
/cloudfront-us-east-2.images.arcpublishing.com/reuters/K67WVKV56RIRBF2TBF64O26VPQ.jpg "“США призывают Южную Корею не поддаваться давлению Китая: дефицит чипов может стать глобальной проблемой”")
