這篇Nat.Rev.Mater.為鈣鈦礦發(fā)光器件商業(yè)化繪制藍(lán)圖

DT半導(dǎo)體材料 2022-08-17 18:00

一杯咖啡的時(shí)間，搞懂行波測距新趨勢 汽車電子架構(gòu)重構(gòu)與智能連接革命

一、【導(dǎo)讀】

在當(dāng)前的信息社會中，顯示器已經(jīng)成為方便人類的核心技術(shù)。發(fā)光二極管（LED）是顯示技術(shù)的重要組成部分，它們需要具有高顏色純度、高發(fā)光效率、高分辨率和長期穩(wěn)定性。在目前的顯示器中，有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）具有高效率和長壽命的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于手機(jī)和電視等各種顯示器市場。目前，商用OLED使用真空蒸發(fā)生產(chǎn)，這需要高成本來制造OLED堆疊的多層結(jié)構(gòu)。無機(jī)膠體量子點(diǎn)（QD）也用于液晶顯示器（LCD）中的顏色轉(zhuǎn)換。雖然量子點(diǎn)可以提供超過國家電視系統(tǒng)委員會標(biāo)準(zhǔn)110%的色域，半高寬約為30?這仍然不足以滿足高彩色純度顯示器所需的顏色標(biāo)準(zhǔn)。量子點(diǎn)的其他缺點(diǎn)，例如其昂貴和復(fù)雜的合成，大大阻礙了QD LED的廣泛應(yīng)用。

金屬鹵化物鈣鈦礦（MHPs）具有優(yōu)越的光電性能，因此鈣鈦礦發(fā)射體和鈣鈦礦發(fā)光二極管（PeLEDs）是新一代高色純度顯示和照明應(yīng)用的重要候選材料。在過去的5年里，MHP發(fā)射器和PeLEDs的發(fā)光效率迅速提高。然而，鈣鈦礦的工業(yè)應(yīng)用受到幾個(gè)技術(shù)瓶頸的阻礙，如顏色再現(xiàn)性不足、操作穩(wěn)定性低、毒性和大規(guī)模生產(chǎn)限制性等。相比之下，PeLED的研究只有短短幾年的時(shí)間。但是，相比于OLED和QD LED，PeLED的外量子效率（EQE）迅速提升。當(dāng)然，PeLED的商業(yè)化也具有一些挑戰(zhàn)性，它們的運(yùn)行穩(wěn)定性不足是最大的問題之一，以及需要開發(fā)對于MHPs的環(huán)境友好合成路線和大規(guī)模生產(chǎn)的工藝方法。

二、【成果掠影】

近日，首爾大學(xué)Tae-Woo Lee教授團(tuán)隊(duì)綜述了MHPs LED和PeLEDs的現(xiàn)狀，并提供了一份技術(shù)路線圖，以突出它們成功進(jìn)入高色彩純度、增強(qiáng)和虛擬現(xiàn)實(shí)顯示器以及通用和特殊照明的生動顯示器市場的目標(biāo)和要求。作者還制定了未來在MHPs及其設(shè)備應(yīng)用方面的研究步驟。本綜述通過考慮消費(fèi)電子市場的需求和工業(yè)層面對PeLEDs的需求，確定了MHPs材料和PeLEDs向商業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，提出了一套PeLEDs研究的技術(shù)路線圖，針對材料和器件向應(yīng)用方向的技術(shù)發(fā)展，以指導(dǎo)這一新興領(lǐng)域的研究。相關(guān)研究成果以題為“A roadmap for the commercialization of perovskite light emitters”發(fā)表在知名期刊Nat. Rev. Mater.上。

三、【核心創(chuàng)新點(diǎn)】

作者重點(diǎn)突出了MHPs LED和PeLEDs的現(xiàn)狀，實(shí)際應(yīng)用的目標(biāo)和要求，最后還為MHPs及其設(shè)備應(yīng)用的未來研究制定了步驟。

四、【論文掠影】

圖一、鈣鈦礦LED的當(dāng)前發(fā)展趨勢

（a）鈣鈦礦發(fā)光二極管（PeLEDs）的外量子效率（EQE）和壽命隨時(shí)間的變化。

（b）Rec.2020中不同類別發(fā)射器的紅、綠和藍(lán)半高寬（FWHM）。

（c）由不同材料制成的顯示器的色域覆蓋范圍。

（d）從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境角度比較發(fā)光材料。

圖二、鈣鈦礦發(fā)光器件技術(shù)路線圖

（a）金屬鹵化物鈣鈦礦可用于光致發(fā)光（PL）型顯示器，也可用于電致發(fā)光（EL）型發(fā)光二極管顯示器。

（b）未來10年鈣鈦礦基光源和發(fā)光二極管發(fā)展的技術(shù)路線圖。

圖三、鈣鈦礦納米晶（PeNCs）的合成與表面修飾策略

（a）PeNCs用于鈣鈦礦發(fā)光二極管PeLEDs的EQE與波長的關(guān)系。

（b）PeNCs的配體輔助再沉淀法合成示意圖。

（c）熱注射法合成PeNCs示意圖。

（d）各種PeNCs的能級圖。

（e）不同配體組成的PeNCs的光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）和載流子遷移率。

（f）PeNCs核殼結(jié)構(gòu)的要求、實(shí)例及積極效應(yīng)。

圖四、鈣鈦礦多晶薄膜的晶體生長策略

（a）采用不同的生長和鈍化方法獲得了多晶鈣鈦礦薄膜的EQE與波長的關(guān)系。

（b）晶體生長過程中溶液中前驅(qū)體濃度的變化。

（c）晶體尺寸的原位控制示意圖。

（d）金屬鹵化物鈣鈦礦的激子結(jié)合能與三維鈣鈦礦晶體尺寸的關(guān)系。

（e）層狀準(zhǔn)二維或二維鈣鈦礦形成的示意圖。

（f）準(zhǔn)二維鈣鈦礦中激子結(jié)合能和能帶隙與層數(shù)的關(guān)系。

圖五、鈣鈦礦中的缺陷調(diào)控策略

（a）金屬鹵化物鈣鈦礦的體、表面和界面缺陷示意圖。

（b）鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)及其缺陷示意圖。

（c）TBPO和TPPO在垂直于[001]方向的Pb-I平面上的結(jié)合能，即鈣鈦礦晶體的暴露面。

（d）茶堿、咖啡因和可可堿在帶有Pb_I反位缺陷的鈣鈦礦表面上的結(jié)合能。

（e）氨基官能化鈍化分子（HMDA）和EDEA在帶有碘空位的鈣鈦礦表面上的結(jié)合能。

（f）硫硫脲（TU）、硫代乙酰胺（TAA）、氨基硫脲（TSC）和氮供體（胍（GU））在SnI₂端接的鈣鈦礦表面上的結(jié)合能。

圖六、鈣鈦礦LED應(yīng)用的問題和解決方案

如圖展示了鈣鈦礦材料和鈣鈦礦LED應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)，潛在解決方案和鈣鈦礦LED最有前景的應(yīng)用前景（EL和PL顯示器、VR、AR、照明等）。

五、【前景展望】

在本綜述中，作者討論了顯示和照明行業(yè)MHP發(fā)射器商業(yè)化的技術(shù)挑戰(zhàn)和路線圖，并總結(jié)了MHPs和PeLEDs開發(fā)中的重要技術(shù)策略。技術(shù)路線圖預(yù)測了MHPs潛在工業(yè)應(yīng)用的時(shí)間線，包括PL型顯示器、EL型顯示器、近眼顯示器以及一般和特殊照明，并考慮到當(dāng)前技術(shù)狀態(tài)，為相關(guān)必要技術(shù)設(shè)定了優(yōu)先順序，強(qiáng)調(diào)MHPs和PeLEDs開發(fā)中仍然存在的挑戰(zhàn)。雖然MHP和PeLEDs在短時(shí)間內(nèi)取得了巨大進(jìn)展，但仍存在一些關(guān)鍵挑戰(zhàn)，如拓寬MHPs的色域、提高其運(yùn)行可靠性、開發(fā)無害環(huán)境的MHPs以及改進(jìn)大面積生產(chǎn)技術(shù)。最后，作者提出了解決目前阻礙MHPs和PeLED在PL和EL顯示器以及一般和特殊照明等應(yīng)用中使用的主要挑戰(zhàn)的策略。

文獻(xiàn)鏈接：A roadmap for the commercialization of perovskite light emitters?(?Nature Reviews Materials?2022, DOI: 10.1038/s41578-022-00459-4)

?來源：材料人?

免責(zé)聲明 | 部分素材源自網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)載僅作為行業(yè)分享交流，不代表本公眾號觀點(diǎn)，版權(quán)歸原作者所有。如涉侵權(quán)，請聯(lián)系我們處理。另外，如若轉(zhuǎn)載本文，請標(biāo)明出處。

登錄閱讀全文



免責(zé)聲明：該內(nèi)容由專欄作者授權(quán)發(fā)布或作者轉(zhuǎn)載，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)，本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。若內(nèi)容或圖片侵犯您的權(quán)益，請及時(shí)聯(lián)系本站刪除。侵權(quán)投訴聯(lián)系：? nick.zong@aspencore.com！

DT半導(dǎo)體材料聚焦于半導(dǎo)體材料行業(yè)的最新動態(tài)

進(jìn)入專欄

評論

DT半導(dǎo)體材料聚焦于半導(dǎo)體材料行業(yè)的最新動態(tài)

文章：3948篇粉絲：55人

 私信

這篇Nat.Rev.Mater.為鈣鈦礦發(fā)光器件商業(yè)化繪制藍(lán)圖

最近文章

熱門文章

推薦

最新資訊