Niedawno Amerykański Departament Energii (DOE) w Argonne National Laboratory w Lemont w stanie Illinois kierował opracowaniem ważnego materiału LED.
Naukowcy z zespołu laboratorium reformatorskiego powiedzieli: "Diody LED są bardzo wydajne, emitują mniej ciepła i działają przez długi czas". "Naukowcy badają nowe materiały, aby uczynić diody LED bardziej wydajnymi i dłuższymi żywotnościami, i zastosować je w elektronice użytkowej, medycynie i dziedzinie bezpieczeństwa".
Naukowcy i partnerzy z Brookhaven National Laboratory, Los Alamos National Laboratory i SLAC National Accelerator Laboratory donoszą, że przygotowali stabilne nanokryształy perowskitu dla tej diody LED.
"Nature Photonics" opublikował artykuł opisujący pracę grupy. "Nasze badania pokazują, że ta metoda pozwala nam znacznie poprawić jasność i stabilność luminescencyjnych nanokryształów" - skomentował Xuedan Ma, naukowiec z Argonne Nanomaterials Center.
Nanokryształy perowskitu są głównymi kandydatami na nowy rodzaj materiału LED. Ale przez długi czas okazał się niestabilny w testach.
Zespół badawczy ustabilizował nanokryształy w porowatej strukturze zwanej metaloorganiczną strukturą (MOF).
W oparciu o obfite materiały na ziemi i produkowane w temperaturze pokojowej, te diody LED mogą pewnego dnia umożliwić tańsze telewizory i elektronikę użytkową, a także lepszy sprzęt do obrazowania promieniowania gamma, nawet dla medycyny, skanowania bezpieczeństwa i nauki. Zbadany detektor rentgenowski z własnym zasilaniem.
"Rozwiązaliśmy problem stabilności, hermetyzując materiał perowskitu w strukturze MOF" - powiedział naukowiec z Argonne Center for Nanomaterials (CNM), Biura Naukowych Obiektów Użytkownika Departamentu Energii USA. "Nasze badania pokazują, że ta metoda może znacznie poprawić jasność i stabilność luminescencyjnych nanokryształów"."
"Koncepcja operacyjna łączenia nanokryształów perowskitu w MOF została sprawdzona w postaci proszku, ale po raz pierwszy z powodzeniem zintegrowaliśmy ją z warstwą emisyjną diody LED."
Wcześniejsze próby produkcji nanokrystalicznych diod LED były utrudnione przez degradację nanokryształów z powrotem do niepożądanej fazy objętościowej, tracąc zalety nanokryształów i osłabiając ich potencjał jako praktycznych diod LED.
Materia masowa składa się zwykle z miliardów atomów. Materiały takie jak perowskity składają się z kilku do kilku tysięcy atomów w stadium nanometru, więc zachowują się inaczej.
W swojej nowej metodzie zespół badawczy ustabilizował nanokryształy, tworząc nanokryształy w matrycy MOF, którą opisali jako "jak piłka tenisowa złapana przez drut kolczasty". Wykorzystali węzły ołowiu w ramach jako prekursory metali i sole halogenków jako materiały organiczne.
Roztwór soli halogenkowej zawiera bromek metylu amonu, który reaguje z ołowiem w ramach, aby zmontować nanokryształ wokół rdzenia ołowiu w matrycy.
Matryca utrzymuje nanokryształy oddzielone, dzięki czemu nie oddziałują i nie ulegają degradacji. Metoda ta opiera się na metodzie powlekania roztworem, która jest znacznie tańsza niż szeroko stosowany proces próżniowy do produkcji nieorganicznych diod LED.
Stabilne diody LED MOF mogą wytwarzać jasne czerwone, niebieskie i zielone światło, a także różne odcienie każdego światła.
Wani Nie, naukowiec z Centrum Zintegrowanej Nanotechnologii w Los Alamos National Laboratory, powiedział: "W tej pracy po raz pierwszy wykazaliśmy, że nanokryształy perowskitu, które są stabilne w MOF, stworzą jasne i stabilne kolory o różnych kolorach. DIODA LED". "Możemy tworzyć różne kolory, poprawiać czystość kolorów i zwiększać wydajność kwantową fotoluminescencji. Jest to miara zdolności świetlnej materiałów. "
Zespół badawczy wykorzystał zaawansowane źródło fotonów (APS) do czasowej spektroskopii absorpcyjnej promieniowania rentgenowskiego, techniki, która pozwoliła im odkryć zmiany w materiałach perowskitowych w czasie. Naukowcy mogą śledzić ruch ładunków elektrycznych przez materiał i zrozumieć ważne informacje, które pojawiają się, gdy emitowane jest światło.
