Создан перовскитный светодиод с самым долгим в мире сроком эксплуатации — Naked Science
14 сентября
УрФУ

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.
Вчера, 05:00
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

Вчера, 15:25
ТюмГУ

Ученые Тюменского научного центра СО РАН и Тюменского государственного университета сообщили о результатах изучения материалов могильника Меновное XII. Могильник расположен вблизи поселка Меновное в окрестностях города Усть-Каменогорска в Восточном Казахстане. Его артефакты позволили воссоздать не только черты погребальной обрядности, но и отдельные элементы материальной культуры эпохи становления кимакского объединения.

2 часа назад
Ольга Иванова

Ученые, анализирующие регулярные отчеты о штормах на Юпитере, передающиеся телескопом «Хаббл», обнаружили, что с 2009 по 2020 год скорость ветра в Большом красном пятне увеличилась до восьми процентов.

Вчера, 05:00
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

24 сентября
Василий Парфенов

Недавно основанный стартап Success Rockets объявил о первых полноценных летных испытаниях своей суборбитальной ракеты Nebo 25. Запуск пройдет в ноябре, его цель — установить новый национальный рекорд по высоте полета среди частных компаний.

25 сентября
Илья Ведмеденко

Одной из новинок международного авиационно-космического салона Airshow China 2021 станет разведывательно-ударный БПЛА CH-6. На показанных фотографиях его впервые можно рассмотреть детально.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

Понятно
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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: