Chiến lược tinh thể mới tạo ra đèn LED perovskite vô cơ sáng hơn, bền hơn
của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc
Đặc điểm của các màng perovskite khác nhau. Nguồn: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09137-1
Perovskite có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong pin mặt trời, điốt phát quang (LED) và máy dò do hiệu suất phát quang cao và chi phí thấp. Tuy nhiên, các electron và lỗ trống trong vật liệu perovskite truyền thống thường gặp khó khăn trong việc kết hợp lại và phát ra ánh sáng hiệu quả. Do đó, phương pháp giới hạn không gian mạnh thường được sử dụng để cải thiện hiệu suất phát quang. Hơn nữa, cách tăng cường độ sáng của đèn LED và kéo dài tuổi thọ của chúng đã trở thành ưu tiên nghiên cứu hàng đầu trong lĩnh vực này.
Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, nhóm của Giáo sư Xiao Zhengguo từ Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (USTC) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã đề xuất một chiến lược mới dựa trên các tinh thể perovskite vô cơ có hạt lớn, giới hạn không gian yếu để chế tạo màng perovskite có hạt tinh thể lớn hơn và khả năng chịu nhiệt cao hơn. Các nhà nghiên cứu đã tăng độ sáng của đèn LED perovskite (PeLED) lên hơn 1,16 triệu nits và kéo dài tuổi thọ của chúng lên hơn 180.000 giờ.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển chiến lược dựa trên kỹ thuật giới hạn không gian yếu. Đầu tiên, họ thêm các hợp chất cụ thể—axit hypophosphorous và amoni clorua—vào vật liệu perovskite. Sau đó, họ chế tạo một loại màng mỏng perovskite mới có hạt tinh thể lớn hơn và ít khuyết tật hơn bằng cách sử dụng quy trình ủ nhiệt độ cao.
Quá trình ủ đã ngăn chặn sự tái hợp không bức xạ (tức là quá trình năng lượng bị mất mà không tạo ra ánh sáng) và làm giảm đáng kể sự di chuyển của ion. Loại màng mới cũng tránh được các vấn đề về khuyết tật liên quan đến các tinh thể nhỏ trong các phương pháp truyền thống, cải thiện đáng kể độ ổn định và độ sáng của đèn LED.
Sơ đồ và động học tái hợp chất mang của các perovskite khác nhau. Nguồn: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09137-1
Các đèn PeLED mới có hiệu suất phát sáng vượt quá 22%, ngang bằng với các sản phẩm màn hình thương mại. Chúng có độ sáng tối đa là 1,16 triệu nit, vượt xa độ sáng cực đại của màn hình LED thương mại thông thường, thường chỉ đạt vài nghìn nit. Hơn nữa, về mặt lý thuyết, các đèn PeLED mới có khả năng hoạt động trong hơn 180.000 giờ ở độ sáng thông thường là 100 nit, đáp ứng các tiêu chuẩn của các sản phẩm LED thương mại.
Chiến lược mới được đề xuất trong nghiên cứu này không chỉ khắc phục được những điểm nghẽn kỹ thuật về hiệu quả và độ ổn định của PeLED mà còn có tiềm năng lớn cho ứng dụng rộng rãi của chúng trong các lĩnh vực như màn hình hiển thị cao cấp và đèn chiếu sáng có độ sáng cực cao.
Thông tin thêm: Chenchen Peng và cộng sự, Perovskite vô cơ toàn phần có không gian hạn chế yếu cho điốt phát sáng, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09137-1
Thông tin tạp chí: Nature
Cung cấp bởi Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc
