钙钛矿LED颜色变化的新解释

行家说LED快讯 · 2020-05-12


格罗宁格大学团队认为,带隙内能级处于缺陷状态可能是造成这种情况的原因

2D或1D钙钛矿发出的光谱范围很窄,可用于制造具有出色色纯度的LED。然而,在某些情况下,已经注意到能量水平低于窄光谱的宽发射光谱。

该工艺可用于生产白光LED,因此引起了极大的兴趣。然而,为了设计用于特定目的的钙钛矿,必须了解为什么有些钙钛矿会产生广谱发射,而另一些钙钛矿却会产生窄谱。荷兰格罗宁根大学的科学家对这种情况的发生有了新的解释。该研究发表在《自然通讯》杂志上。

钙钛矿是一种用途广泛的材料,具有非常独特的晶体结构,即钙钛矿结构。在理想的立方晶胞中,阴离子围绕中心阳离子形成八面体,而立方体的角被其他较大的阳离子占据。不同的离子可用于产生不同的钙钛矿。

在杂化钙钛矿中,阳离子是不同大小的有机分子。当尺寸超过一定尺寸时,结构变成二维或分层的。所得的量子限制对材料的物理性质,特别是光学性质具有重大影响。

玛丽亚·洛伊( Maria Loi)说:“文献中有许多报道,除了这些低维系统的窄发射外,还存在宽广的低能谱。这被认为是材料的固有特性。” ),格罗宁根大学光物理与光电教授。有人提出,八面体原子的振动可以“捕获”自捕获激子或自捕获激发态中的激发态,从而引起广谱光致发光,尤其是在这些二维系统和其中八面体彼此隔离(零维)。

但是,她的团队的博士后研究员西蒙·卡赫曼(Simon Kahmann)说,在黎伊(Loi)实验室进行的观察似乎与这一理论相矛盾。``我们的一位学生研究了基于碘化铅的2D钙钛矿的单晶,并注意到有些晶体发出绿光,另一些晶体发出红光。如果宽泛的红色发射是这种材料的固有特性,那将不是您所期望的。

颜色

研究小组提出,这些钙钛矿中的缺陷会改变发射光的颜色。因此,他们决定通过临时实验测试主流解释。Loi:“在公认的理论解释中,激发应大于带隙以产生宽发射。” 带隙是价带顶部和导带底部之间的能量差。

他们使用不同颜色的激光,因此使用了不同的能量,研究了晶体的发射。洛伊说:“我们注意到,当我们使用带隙能量以下的光子时,仍会发生广泛的发射。” “根据主流的解释,这本不应该发生的。”

他们的解释是,带隙内能级的缺陷状态控制着晶体的宽发射和大的颜色变化。Kahmann说:“我们认为这是晶体中的化学缺陷,可能与碘有关,从而导致了带隙内的状态。” 因此,广泛的排放不是材料的固有特性,而是由外在效应引起的。

卡曼:“在这一点上,我们不能完全排除这是碘化铅钙钛矿的怪癖,但很可能是低维钙钛矿的一般特性。”

Loi解释说,这一发现将产生深远的影响:“如果我们要预测能广泛发光的新的更好的化合物,我们需要了解这种发光的起源。我们不应被这种变色龙所迷惑。”