Полноцветные волоконные светодиоды, созданные с использованием перовскитных квантовых проводов, открывают путь для современных носимых дисплеев.
Исследовательская группа под руководством Школы инженерии Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) разработала полноцветные волоконные светодиоды с использованием перовскитных квантовых проводов (PeQW), что открывает путь для инновационных носимых устройств освещения и отображения.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances и озаглавлено « Полноцветные волоконные светодиоды на основе перовскитных квантовых нитей».
Волоконные светодиоды (Fi-LED) выделяются как ключевой компонент в области гибких светодиодов из-за их совместимости с текстильным производством и превосходной пространственной однородности яркости. Металлогалогенные перовскиты (МГП) стали перспективными светоизлучающими материалами для светодиодов следующего поколения из-за их превосходных оптоэлектронных свойств.
Несмотря на потенциал, производство Fi-светодиодов на основе MHP столкнулось с такими проблемами, как неравномерное покрытие, вызванное гравитацией и поверхностным натяжением, низкое качество кристаллизации и сложные процессы осаждения электродов, что в совокупности приводит к неравномерному и неэффективному излучению света.
Для решения этих проблем исследовательская группа под руководством профессора Фан Чжиюна, заведующего кафедрой кафедры электронной и компьютерной инженерии и кафедры химической и биологической инженерии HKUST, применила новый подход с использованием шаблонов из пористых мембран оксида алюминия (PAM) на тонких алюминиевых волокнах. PAM с ультрамалым размером пор около 5 нм был изготовлен на алюминиевых волокнах с использованием процесса нанесения покрытия из раствора с рулона на рулон.
Раствор прекурсора MHP был заполнен в каналы PAM, после чего была проведена процедура окружающего отжига для обеспечения пространственно однородного испарения растворителя и кристаллизации MHP. Этот метод обеспечивает равномерный рост массивов PeQW и минимизирует образование нежелательных тонкопленочных структур на поверхности PAM.
Исследовательская группа успешно продемонстрировала изготовление полноцветных Fi-светодиодов с пиками излучения на 625 нм (красный), 512 нм (зеленый) и 490 нм (небесно-голубой). Изготовленные волокна показали хорошую гибкость и растяжимость, что делает их пригодными для текстильного освещения.
Были продемонстрированы различные 2D и 3D архитектуры, включая 2D полноцветную строку «I ♥ HKUST», все с превосходной однородностью флуоресценции. Кроме того, была создана «ночная сцена» гавани Виктория с использованием PeQW с цветовыми переходами, вызванными градиентом галогенида, что подчеркивает универсальность и эстетический потенциал Fi-светодиодов.
Эта работа представляет собой значительный прогресс в области Fi-светодиодов. Будущие разработки могут быть сосредоточены на повышении эффективности и стабильности Fi-светодиодов, исследовании новых составов перовскита для более широкого диапазона цветов излучения и интеграции этих устройств в коммерческие текстильные изделия.
«Сочетание эффекта квантового ограничения и пассивации за счет структуры трехмерной пористой мембраны из оксида алюминия позволило нам добиться выдающейся эффективности фотолюминесценции и электролюминесценции. Наш инновационный подход к волоконным светодиодам открывает новые возможности для изготовления нетрадиционных трехмерно-структурированных источников освещения, прокладывая путь для передовых технологий носимых дисплеев», — сказал профессор Фань.
Аспирант кафедры электронной и компьютерной инженерии Жэнь Бэйтао является первым автором, а профессор Фань — автором-корреспондентом. Другие соавторы включают аспирантов и исследователей-постдоков в группе профессора Фана и сотрудников из Университета Сунь Ятсена и Нанкинского университета науки и технологий.
