Seul Milli Universiteti tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

HS, kolloid perovskit nanokristallarını kommersiya baxımından yararlı bərk hal emitentlərinə çevirərək, qəfəs interfeysinin bir-birinə bağlanmasını təmin edir. Bir-biri ilə əlaqəli PbSO4 _– SiO2 _– polimer təbəqələri qəfəs genişlənməsini məhdudlaşdırır və səthi sabitləşdirir, yumşaq qəfəslə idarə olunan parçalanmanı yatırır. Nəticədə, HS-PeNC filmləri səmərəli foton təkrar emalı ilə demək olar ki, vahid PLQY saxlayır və kommersiya baxımından yararlı sabitliklə yanaşı, 91,4% xarici kvant məhsuldarlığına nail olur ( 60°C-də T ₉₀ > 3000 saat, 90% RH; mavi işıq altında T ₉₀ > 27000 saat). Kredit: Science (2026). DOI: 10.1126/science.ady1370

Bir tədqiqat qrupu, metal halid perovskit emitterlərinin uzun müddətdir davam edən qeyri-sabitliyini eyni zamanda aradan qaldıran və rekord kvant məhsuldarlığı, əməliyyat sabitliyi və miqyaslanma qabiliyyətinə nail olan iyerarxik qabıqlı perovskit nanokristal texnologiyası hazırlayıb. Bu iş növbəti nəsil parlaq rəngli displey texnologiyaları üçün yol açır.

Tədqiqat Science jurnalında üz qabığı məqaləsi kimi dərc olunub .

Komandaya professor Tae-Woo Lee (Koreya Respublikası, Seul Milli Universiteti və SN Display Co., Ltd., Materialşünaslıq və Mühəndislik Departamenti) rəhbərlik edirdi.

Qlobal ekran sənayesi konteksti

İnsan məlumatlarının qavranılmasının 70%-dən çoxunun görmə qabiliyyətinə əsaslandığı üçün displey texnologiyası uzun müddətdir ki, müasir cəmiyyətin ən vacib əsas sənaye sahələrindən biri hesab olunur. 1990-cı illərdə Yaponiya qlobal displey bazarında dominantlıq edirdi, lakin Koreya LCD və OLED texnologiyalarına aqressiv investisiya qoymaqla liderliyə yüksəldi.

Lakin son illərdə Çin displey istehsalçıları güclü hökumət dəstəyi ilə bazar paylarını sürətlə genişləndiriblər, OLED-dəki texnoloji boşluq isə durmadan azalıb. Bu şəraitdə mövcud OLED sistemlərini üstələyə biləcək prinsipial olaraq yeni bir displey texnologiyasının inkişafı təcili milli və sənaye probleminə çevrilib.

Perovskit emitentlərinin vədi

Bu baxımdan, professor Linin tədqiqat qrupunun 2014-cü ildən bəri aparıcı rol oynadığı bir sahə olan perovskit emitentləri, yeni nəsil displeylər üçün yüksək perspektivli namizədlər kimi ortaya çıxmışdır. Perovskitlər üzvi və ya qeyri-üzvi kationlardan, mərkəzi metal kationundan və halid anionlarından ibarət ion kristal quruluşuna malikdir və bu da onlara olduqca yüksək rəng saflığı, əla optoelektronik xüsusiyyətlər, aşağı material dəyəri və asan dalğa uzunluğu tənzimlənməsi imkanı verir.

Bu üstünlüklər perovskit emitentlərini ultra yüksək dəqiqlikli televizorlar, eləcə də inkişaf etməkdə olan genişləndirilmiş və virtual reallıq displeyləri üçün güclü rəqib kimi yerləşdirmişdir.

Bu cür yeni nəsil displeylərin reallaşdırılması üçün geniş istifadə olunan DCI-P3 standartı ilə müqayisədə əldə edilə bilən rəng gamutunu təxminən 40% genişləndirən və təbii rənglərin daha canlı və dəqiq şəkildə bərpasına imkan verən Rec. 2020 rəng standartına uyğunluq tələb olunur.

Lakin, bu sərt tələbi emissiya spektrləri nisbətən geniş qalan, tam eni isə müvafiq olaraq təxminən 50 nm və 30 nm olan ənənəvi üzvi emitentlər və ya kvant nöqtələri ödəyə bilməz. Bunun əksinə olaraq, perovskit emitentləri təxminən 20 nm-lik dar emissiya xətti eni nümayiş etdirir və bu da onları Rec. 2020 standartını təmin etmək üçün unikal qabiliyyətə malikdir.

Perovskit LED tədqiqatında mərhələlər

Son on ildə professor Linin tədqiqat qrupu səmərəlilik və sabitlik rekordlarını davamlı olaraq qıraraq qlobal perovskit işıq saçan diod (PeLED) sahəsində liderlik etmişdir. 2014-cü ildə xarici kvant səmərəliliyi (EQE) ~0,1% olan parlaq və çoxrəngli PeLED-lər haqqında ilkin nəşrdən bəri, 2015-ci ildə qrup PeLED-lərin xarici kvant səmərəliliyini bir il ərzində 0,1%-dən 8,53%-ə qədər artıraraq, bu mərhələni ” Science” jurnalında qeyd etmişdir . Bu jurnal sahədə ilk səmərəli PeLED kimi tanınır və 3100 dəfədən çox istinad edilir.

Sonrakı tədqiqatlar yüksək emissiv perovskit nanokristallarını təqdim etdi və cihaz səmərəliliyini 20%-dən yuxarı qaldırdı ( Nature Photonics 2021, Nature Nanotechnology 2022). 2022-ci ildə qrup , Nature jurnalında bildirildiyi kimi, perovskit LED-lərində təxminən 30.000 saat işləmə müddəti ilə yanaşı, nəzəri olaraq 28,9% xarici kvant səmərəliliyinə nail oldu . Bu nailiyyətlər elektriklə işləyən perovskit LED-lərin kommersiya performansına yaxınlaşa biləcəyini göstərdi.

Bərk hal emitter sabitliyində irəliləyiş

Hazırkı Elmi tədqiqatda qrup cihaz səviyyəli nümayişlərdən kənara çıxır və qalan kritik maneəni – aşağı dönüşümlü ekran tətbiqləri üçün bərk hal perovskit emitterlərini həll edir.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və gündəlik və ya həftəlik olaraq vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında yeniliklər əldə edin .

Praktik displey və işıqlandırma sistemlərində, xüsusən də mavi nasoslu rəng çevirmə platformalarında, bərk emitentlər eyni zamanda güclü udma və yüksək fotolüminesans kvant çıxışı (PLQY) nümayiş etdirməlidirlər, çünki ümumi işığın çevrilmə səmərəliliyi xarici kvant çıxışı ilə idarə olunur (EQY = udma × PLQY). Lakin, demək olar ki, bütün məlum bərk emitentlər üçün udmanı artırmaq üçün konsentrasiyanın artırılması qaçılmaz olaraq konsentrasiyanın sönməsinə və özünüudma ilə əlaqəli qeyri-radiasiya itkilərinə səbəb olur və EQY-ni təxminən 65%-dən aşağıya endirir.

Kolloid perovskit nanokristalları (PeNC), müstəsna rəng saflığı və güclü udma əmsallarına görə yüksək EQY bərk emitentləri üçün ideal namizədlər kimi geniş şəkildə qəbul edilir və yaxşı passivləşdirilmiş məhlullarda PLQY dəyərlərini 95%-dən çox göstərə bilirlər. Buna baxmayaraq, onların yumşaq ion qəfəsləri və kimyəvi cəhətdən labil səthləri onları işıq, istilik, nəm və oksigen kimi əməliyyat stressorlarına qarşı yüksək həssas edir ki, bu da PLQY-nin sürətli parçalanmasına və bərk təbəqələrdə qısa əməliyyat ömrünə səbəb olur.

Bu məhdudiyyətləri kökündən aradan qaldırmaq üçün professor Linin qrupu, bir-biri ilə əlaqəli PbSO₄, SiO₂ və polimer təbəqələrindən ibarət iyerarxik qabıq arxitekturasına əsaslanan yeni bir sabitləşdirmə strategiyası hazırladı. Zəif bağlı səth ligandlarına və ya passiv kapsullaşdırmaya əsaslanan ənənəvi yanaşmalardan fərqli olaraq, iyerarxik qabıq həm perovskit qəfəsini, həm də səthi kimyəvi cəhətdən bir-birinə bağlayır, qəfəsin yumşalmasını, ion miqrasiyasını və əməliyyat şəraitində parçalanmanı sürətləndirən səthlərarası kimyəvi reaksiyaları effektiv şəkildə basdırır.

Nəticədə, perovskit nanokristal təbəqələri real həyatda işləmə şərtləri altında görünməmiş sabitliyi qoruyarkən 100% fotolüminesans kvant çıxışı (PLQY) əldə etdi. Stabilləşdirilmiş təbəqələr 60°C-də və 90% nisbi rütubətdə sürətləndirilmiş rütubətli-termal yaşlanma altında 3900 saatlıq T90 ömrünü, eləcə də davamlı mavi işıq şüalanması altında 27234 saatlıq ekstrapolyasiya edilmiş T90 ömrünü nümayiş etdirdi.

Bu dəyərlər perovskit nanokristalları üçün əvvəllər bildirilən nəticələri və geniş qəbul edilmiş kommersiya yaşlanma meyarlarını xeyli üstələyir. Əhəmiyyətli olan odur ki, vahidliyə yaxın PLQY, fotonların səmərəli təkrar emalını təmin edir və bərk təbəqələrin xarici kvant məhsuldarlığının 91,4%-ə çatmasına imkan verir ki, bu da fosforlar, üzvi emitentlər, kvant nöqtələri, karbon nöqtələri, metal nanoklasterləri və digər halid perovskitləri də daxil olmaqla bütün məlum bərk hal emitentləri arasında bildirilən ən yüksək dəyərdir.

Emal olunma, təhlükəsizlik və miqyaslanma

Optik performansdan əlavə, iyerarxik qabıq quruluşu da əla emal qabiliyyəti və ətraf mühit təhlükəsizliyi təmin edir. Qabıq, Pb²⁺-nin suya buraxılmasını effektiv şəkildə bloklayır və daxili ətraf mühit təhlükəsizliyini təmin edir, sitotoksiklik testləri isə standart polistirol kulturası substratları ilə müqayisə edilə bilən sağlam hüceyrə proliferasiyasını təsdiqləyir. Bundan əlavə, stabilləşdirilmiş perovskit nanokristalları inkjet çap və yüksək qətnaməli fotolitoqrafik naxışlarla tam uyğundur və bu da növbəti nəsil mikro-LED və genişləndirilmiş və virtual reallıq displeyləri üçün tələb olunan 3500 piksel/düymdən çox piksel sıxlığına imkan verir.

Strategiya həmçinin üstün miqyaslanma və istehsal uyğunluğunu nümayiş etdirir. Professor Li tərəfindən Seul Milli Universitetinin dəstəyi ilə birgə təsis edilən SN Display Co., Ltd. şirkəti ilə əməkdaşlıq sayəsində komanda 0,6 m × 3,2 m ölçülü rulon çapından istifadə edərək geniş ərazilərdə vahid perovskit nanokristal rəng çevirmə filmləri istehsal etdi.

Standart displey istehsal prosesləri ilə bu uyğunluqdan istifadə etməklə, hamısı vahid parlaqlıq və canlı rəng bərpası nümayiş etdirən 10,1 düymlük planşet prototipləri, 28 və 32 düymlük monitorlar, eləcə də 43 və 75 düymlük televizorlar nümayiş etdirildi. Bu displeylər kommersiya LCD-lərindən, InP kvant nöqtələrindən və OLED əsaslı cihazlardan daha yaxşı performans göstərərək, Rec. 2020-nin 97%-ni (sahə nisbəti) aşan rəng-gamut sahə nisbətlərinə nail oldu.

Professor Li dedi: “Perovskit nanokristallarının həm yumşaq qəfəsini, həm də labil səthini kilidləyən iyerarxik bir qabıq hazırlamaqla, eyni zamanda vahid səmərəliliyinə və kommersiya səviyyəli əməliyyat ömrünə nail olduq. Bu irəliləyiş göstərir ki, perovskit emitentləri laboratoriya tədqiqatlarından kənara çıxa və gələcək yüksək rəngli təmizlikli displeylər üçün əsas sənaye texnologiyası kimi xidmət edə bilər.”

Nəşr detalları

Qingsen Zeng və digərləri, İyerarxik qabıq perovskit nanokristallarını vahid kvant gəliri ilə kilidləyir və sabitləşdirir, Science (2026). DOI: 10.1126/science.ady1370

Jurnal məlumatları: Təbiət Fotonika , Təbiət Nanotexnologiyası , Elm , Təbiət    

Seul Milli Universiteti tərəfindən təmin edilir