Разработка и исследование гибридных перовскит-полимер-ных светодиодов, излучающих в синем диапазоне длин волн

За последнее десятилетие светодиоды на основе органических молекул (OLED), квантовых точек (QLED) и перовскитов (peroLED) стремятся заменить хорошо известную, но вредную для окружающей среды и дорогую технологию AIIIBV. Для диодов, излучающих зеленый и красный свет, была достигнута выдающаяся производительность, в то время как высокая эффективность и стабильность в течение длительного времени для устройств с синей электролюминесценцией (ЭЛ) по-прежнему труднодостижима. Главный недостаток органических синих светодиодов связан с бимолекулярной триплет-поляронной аннигиляцией. Проще говоря, ЭЛ – это результат излучательного затухания экситонов, образованных электронами и дырками, инжектированными в излучающий слой с электродов. В соответствии с квантовой спиновой статистикой, синглетные и триплетные экситоны формируются в соотношении 1:3. Синглетные экситоны, которые также называют «яркими», испытывают быстрое излучательное затухание. В противоположность им триплетные экситоны «темные», по-скольку они обладают намного более долгим временем жизни по сравнению с «яркими» и поэтому испытывают в основном безызлучательную релаксацию на тепловых колебаниях молекул. Однако, когда триплетный экситон, расположенный на возбужденной молекуле, передает свою энергию ближайшей заряженной молекуле, на которой локализуется полярон, это приводит к формированию полярона с высокой энергией. Последний в ходе термализации способен разрушать химические связи в молекуле, на которой он находится. Таким образом, помимо квантовой спиновой статистики, диктующей, что эффективность ЭЛ не может превышать 25%, образующиеся многочисленные дефекты в некоторой степени деактивируют синглетные экситоны. Подобные «темные» экситоны отвечают за низкую квантовую эффективность фото- и электролюминесценции в традиционных коллоидных квантовых точках, изготовленных на основе халькогенидов кадмия. В противоположность им, цезиевые свинцово-галоидные перовскиты (CsPbX3; X = Cl, Br, I) обладают «яркими» триплетными экситонами, энергия которых может настраиваться от 1,72 до 3,1 эВ благодаря варьированию содержания различных анионов галогенов в кристаллической решетке. По этой причине смешано-галогенидные перовскиты CsPbBr3−xClx (1 ≤ x ˂ 3) с узкополосной эмиссией в диапазоне 410 – 485 нм являются перспективными материалами для разработки электролюминесцентных устройств, излучающих в синей области спектра. В то же время смешано-галогенидные перовскиты проявляют фазовую нестабильность из-за миграции анионов (сегрегации) в кристаллической решетке под воздействием облучения светом и в электрическом поле. В результате формируются новые перовскитные домены, обогащенные атома-ми галогена одного вида. Домены с малой шириной запрещенной зоны (ЗЗ) выступают в качестве экситонных «стоков» и таким образом изменяют положение пика люминесценции и ее интенсивность. В данной работе рассматриваются свинцово-галоидные перовскиты, их структурные и фотофизические свойства, прогресс и актуальные проблемы светодиодов на основе таких материалов. В экспериментальной части работы описывается технология изготовления и фотофизические характеристики полученных образцов тонких перовскитных и перовскит-полимерных пленок, люминесцирующих в синей области спектра, и светодиодов на основе таких пленок, анализируются полученные результаты.