По сообщениям зарубежных СМИ, светодиоды - незамеченные герои светотехнической индустрии. Они работают эффективно, выделяют меньше тепла и служат долго. Теперь ученые изучают новый материал, который сделает применение светодиодов в бытовой электронике, медицине и безопасности более эффективным и долговечным.
Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE), Брукхейвенской национальной лаборатории, Лос-Аламосской национальной лаборатории и Национальной ускорительной лаборатории SLAC сообщают, что они приготовили стабильный кальций для этого типа светодиодных нанокристаллов титановой руды. Исследовательские институты из Тайваня, Китай, также внесли свой вклад в это исследование.
Перовскит - это тип материала со специальной кристаллической структурой, который обладает характеристиками поглощения света и люминесценции и очень полезен в ряде энергосберегающих приложений, включая солнечные элементы и различные детекторы.
Хотя нанокристаллы перовскита являются основным кандидатом в новый тип светодиодного материала, испытания показали, что они нестабильны. Исследовательская группа стабилизировала нанокристаллы в пористой структуре, называемой металлоорганическим каркасом, или сокращенно MOF. Эти светодиоды, изготовленные из обильных материалов на Земле и изготовленные при комнатной температуре, однажды могут стать основой для более дешевых телевизоров и бытовой электроники, а также лучшего оборудования для получения изображений гамма-излучения и даже самозащиты для медицинских целей, сканирования и безопасности. научное исследование. Силовой детектор рентгеновского излучения.
& quot; Мы решили проблему стабильности, заключив перовскит в структуру MOF," сказал Сюэдан Ма, ученый из Центра наноматериалов (CNM) в Аргонне, Управление по эксплуатации объектов Министерства энергетики США.": Наши исследования показывают, что этот метод позволяет нам значительно улучшить яркость и стабильность люминесцентных нанокристаллов."
Синхан Цай, бывший научный сотрудник Дж. Р. Оппенгеймера из Университета Лос-Аламос в США, добавил: «Интересная концепция объединения нанокристаллов перовскита в MOF была доказана в порошковой форме, но это первый раз, когда мы успешно интегрировали ее в излучающий слой светодиода. ."
Предыдущие попытки изготовить нанокристаллические светодиоды были затруднены из-за деградации нанокристаллов обратно в нежелательную объемную фазу, из-за чего они потеряли преимущества нанокристаллов и ослабили их потенциал как практических светодиодов. Объемное вещество состоит из миллиардов атомов. Такие материалы, как перовскиты, состоят из нескольких или нескольких тысяч атомов на нанометровой стадии, поэтому они ведут себя по-разному.
В своем новом методе исследовательская группа стабилизировала нанокристаллы, изготовив их в матрице из MOF, точно так же, как теннисный мяч зажат забором из колючей проволоки. Они использовали свинцовые узлы в каркасе в качестве прекурсоров металлов и галогенидные соли в качестве органических материалов. Раствор галогенидной соли содержит бромид метиламмония, который реагирует со свинцом в каркасе и собирает нанокристаллы вокруг свинцового ядра в матрице. Поскольку матрица удерживает нанокристаллы разделенными, они не будут взаимодействовать и разрушаться. Этот метод основан на методе нанесения покрытия из раствора, который намного дешевле, чем широко используемый вакуумный процесс для производства неорганических светодиодов.
Стабилизированные светодиоды MOF могут давать яркий красный, синий и зеленый свет, а также разные оттенки каждого света.
Ваньи Не, ученый из Центра интегрированных нанотехнологий в Лос-Аламосской национальной лаборатории, сказал:" В этой работе мы впервые продемонстрировали, что нанокристаллы перовскита, которые стабильны в MOF, будут создавать яркие и стабильные светодиоды различные цвета. . Мы можем создавать разные цвета, улучшать чистоту цвета и увеличивать квантовый выход фотолюминесценции, который является мерой световой способности материалов."
Исследовательская группа использовала Advanced Photon Source (APS) -DOE' s Office of Scientific User Facilities в Аргонне для выполнения рентгеновской абсорбционной спектроскопии с временным разрешением, метод, который позволил им обнаружить изменения в перовскитных материалах. со временем. Исследователи могут отслеживать движение электрических зарядов в материале и понимать важную информацию, которая появляется при испускании света.
& quot: Мы можем достичь этого только с помощью мощного одиночного рентгеновского импульса и уникальной временной структуры APS," - сказал Сяои Чжан, руководитель группы рентгеновского отделения Аргонны.": Мы можем отслеживать заряженные частицы в крошечных кристаллах перовскита. позиция."
При испытании на долговечность материал хорошо работает в условиях ультрафиолетового излучения, тепла и электрического поля без ухудшения характеристик и потери способности обнаруживать свет и светоотдачи, что является ключевым условием для практических применений, таких как телевизоры и детекторы излучения.
