El diseño de material novedoso permite LED de perovskite de rojo puro con rendimiento récord
La heteroestructura 3D de perovskite suprime la fuga de agujeros en LED. Crédito: USTC
Un equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha resuelto un desafío crítico en los diodos emisores de luz de perovskita de rojo puro (Peleds) identificando y abordando la causa raíz de la pérdida de eficiencia con un alto brillo.
Publicado en Nature, su estudio introduce un diseño de material novedoso que permite el rendimiento del dispositivo que rompe el registro, logrando una eficiencia cuántica externa máxima (EQE) de 24.2% y una luminancia máxima de 24,600 CD M-2, la pelada de rojo puro más brillante informó hasta la fecha.
Las peleas de rojo puro, cruciales para pantallas e iluminación vívidas, han enfrentado una compensación entre eficiencia y brillo. Mientras que las perovskitas de haluro mixtas en 3D como CSPBI3-XBRX ofrecen un excelente transporte de carga, su eficiencia se desploma bajo alta corriente debido a la fuga de portadores no resuelta.
Utilizando una herramienta de diagnóstico autodesarrollada llamada espectroscopía de absorción transitoria (EETA) de excitado eléctricamente, el equipo, dirigido por el Prof. Yao Hongbin, Fan Fengjia, Lin Yue y Hu Wei, capturó la dinámica de los operadores en tiempo real en los dispositivos operativos. Descubrieron que la fuga de agujeros en la capa de transporte de electrones, en particular sin ser detectada debido a la falta de métodos de caracterización in situ, era el principal culpable detrás del rollo de eficiencia.
Para abordar esto, los investigadores diseñaron una heteroestructura intraagrain 3D dentro del emisor de perovskita. Este diseño incrusta regiones emisoras de luz de banda estrecha dentro de un marco 4- 4- Continuo (PBX6), separado por barreras de banda ancha que limitan los portadores.
La clave de la estrategia es la molécula p-toluenesulfonil-l-arginina (PTLA), que se une fuertemente a la red de perovskita a través de múltiples grupos funcionales (guanidino, carboxilo, amino y sulfonilo).
PTLA amplió la red localmente, creando fases de manguera ancha sin interrumpir la continuidad estructural. TEM de alta resolución y espectroscopía ultrarrápida confirmaron la transferencia de portador sin costuras entre las fases de la heteroestructura y la fuga de agujeros suprimidos.
Los peleados optimizados exhibieron un rendimiento sin precedentes: a 22,670 CD M-2, al 90% del 90% del brillo máximo, el EQE permaneció en 10.5%, superando mucho los registros anteriores. Las pruebas de estabilidad revelaron una mitad de vida de 127 horas a 100 CD M-2, con un cambio espectral mínimo durante la operación.
El equipo atribuyó este éxito al doble papel de la heteroestructura: confinar agujeros al emisor mientras mantiene una alta movilidad de portadores a través de una red 3D ininterrumpida.
Este trabajo une una brecha crítica en la optoelectrónica de perovskita, que combina diagnósticos avanzados con ingeniería innovadora de materiales. Los revisores elogiaron el estudio como “un hito en la investigación dirigida por perovskite”, enfatizando su rigor metodológico y resultados transformadores.
Más información: Yong-Hui Song et al, heteroestructura de perovskita 3D intraagrain para LED de perovskita rojo puro de alto rendimiento, Naturaleza (2025). Doi: 10.1038/s41586-025-08867-6
Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China
Cita: el diseño de material novedoso permite LED de perovskita de rojo puro con rendimiento récord (2025, 9 de mayo) Recuperado el 9 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-material-lables-pure-red-perovskite.html
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