14.09.2021
УрФУ
1
3 713

Создан перовскитный светодиод с самым долгим в мире сроком эксплуатации

4.8

Ученые из Китая и России разработали архитектуру перовскитных светодиодов с красным излучением (PeLED). Новая архитектура позволяет минимизировать потери оптической энергии, значительно увеличить эффективность и длительность срока службы светодиодов. С ее помощью можно создавать высокопроизводительные светодиоды — эргономичные, с высокой яркостью и длительностью работы — для осветительных приборов, дисплеев телевизоров, компьютеров, планшетов, смартфонов и других электронных устройств. Модификация уже светит почти в 2,5 раза ярче, а период ее работы дольше аналогов в 1,75 раза.

Создан перовскитный светодиод с самым долгим в мире сроком эксплуатации / ©Getty images

Статья с изложением содержания и результатов исследований опубликована в журнале Advanced Functional Materials. Светодиоды — это полупроводниковые приборы, создающие оптическое излучение при пропускании через них электрического тока. Перовскитные светодиоды (PeLED) — многообещающие устройства для применения в приборах освещения и дисплеях следующего поколения. Их перспективные характеристики — технологичность и экономичность производства, высокий квантовый выход фотолюминесценции и особая яркость, экологичность.

Но, несмотря на быстрое развитие перовскитных светодиодов, их широкое практическое применение задерживается проблемой недостаточно продолжительной стабильности. Из-за повышения температуры, вызванного джоулевым нагревом, и других причин период непрерывной продуктивной работы PeLED ограничивается часами и даже минутами.

Ученые из Китая и России разработали архитектуру перовскитных светодиодов с красным излучением и экспериментально установили, что пиковая квантовая эффективность (соотношение вложенной и вышедшей энергии) светодиодов с новой архитектурой — 21,2 процента — выше, чем у светодиода с плоской поверхностью. При одинаковом напряжении тока модифицированный светодиод светит почти в 2,5 раза ярче, а длительность периода его продуктивной работы в 1,75 раза больше.

«При длине волны 666 нанометров и начальной яркости свечения 100 кандел/квадратный метр полученная пиковая квантовая эффективность модифицированного светодиода наблюдалась в течение почти 4807 часов. Это самый долгий срок высокопроизводительной службы в сравнении с аналогичными PeLED, имеющимися в мире.

Например, длительность эксплуатации светодиода с такими же параметрами яркости и показателем эффективности 21,3 процента — всего пять минут. КПД светодиода, срок службы которого при аналогичной яркости составляет 694 часа, — 6,2 процента», — рассказывает доцент кафедры электрофизики Уральского федерального университета, участник исследований и соавтор статьи Иван Жидков.

Как правило, потери оптической энергии возникают в перовскитных светодиодах с плоской структурой межслойных интерфейсов. Это происходит из-за отражения и частичного поглощения функциональными слоями светодиода (перовскитным, дырочно-транспортным, электронно-транспортным слоями и слоем стекла) квантов света — фотонов.

«Наш исследовательский коллектив решил проблему, модифицировав органический перовскитный излучатель PeLED и его световыводящие наноструктуры. Так, поверхность светодиода была усложнена определенным порядком многочисленных „узоров“ — „полусфер“ высотой несколько нанометров. Это привело к существенному улучшению светоотдачи и, как следствие, к значительному уменьшению повторного поглощения фотонов», — объясняет Иван Жидков.

При повышении светоотдачи напряжение электрического тока, необходимого для обеспечения яркости свечения светодиода, может быть снижено. Поэтому, когда поглощается меньшее количество фотонов, уменьшается и так называемый джоулев нагрев — тепловыделение внутри светодиодного устройства, которое вызывается электрическим током.

Если в плоском светодиоде температура поверхности уже через 20 секунд повышалась до 32°C, а через 50 секунд — до 35°C, то в устройстве с узорчатой поверхностью температура достигала за 100 секунд 30°C и затем стабилизировалась на этом уровне. Снижение температуры светодиода предотвратило его термическую деградацию и продлило срок его службы.

Отметим, над созданием нового светодиода работали ученые Университета Сучжоу, Китайской академии наук, Восточно-Китайского педагогического университета (Шанхай) и Уральского федерального университета (Екатеринбург). Ранее исследовательский коллектив в журнале Advanced Science описал создания новых высокопроизводительных PeLED с небесно-голубым излучением.

Способ получения этих светодиодных устройств отличается простотой и эффективностью, а сами светодиоды обладают большими для этого класса устройств размерами (100 и 400 мм2) и значительной пиковой квантовой эффективностью — 9,2 и 6,1 процентов соответственно. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Уральский федеральный университет (УрФУ) расположен в Екатеринбурге, выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ). В УрФУ обучается более 36 000 студентов по 334 образовательным программам. Основан 19 октября 1920 года.
Предстоящие мероприятия
25 января
Сергей Васильев

Движения литосферных плит могут возникать из-за смещенного центра вращения системы Земли и Луны и солнечной гравитации.

25 января
ПНИПУ

Специалисты из Пермского Политеха в сотрудничестве с зарубежными коллегами изучили, как быстро возвращается к прежнему состоянию окружающая среда на закрытых полигонах отходов. Они впервые предложили использовать для этого снимки из космоса и вегетационные индексы. Метод также можно применять и для отслеживания восстановления нарушенных территорий, например, после техногенных катастроф.

Позавчера, 16:42
Илья Ведмеденко

Украина, вероятно, потеряла недавно запущенный космический аппарат «Сич-2-30». Пока с ним нет устойчивой связи — или совсем никакой.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

21 января
Илья Ведмеденко

Заслуженные штурмовики A-10 и Су-25, которым дали прозвища «Бородавочник » и «Грач» соответственно, много десятилетий стоят на службе в Соединенных Штатах и России. Страны избрали разные подходы к модернизации этих самолетов, и сегодня Naked Science постарается понять, какой из них больше соответствует требованиям XXI века.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

DELETED
09.11.2021
-
0
+
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: