Son zamanlarda, Lemont, Illinois'deki Argonne Ulusal Laboratuvarı'ndaki ABD Enerji Bakanlığı (DOE) önemli bir LED malzemenin geliştirilmesine öncülük etti.
Reform laboratuvarı ekibinin araştırmacıları şunları söylediler: "LED'ler son derece verimlidir, daha az ısı yayar ve uzun süre dayanır." "Bilim adamları LED'leri daha verimli ve daha uzun ömürlü hale getirmek ve bunları tüketici elektroniği, tıp ve güvenlik alanına uygulamak için yeni malzemeler üzerinde çalışıyor."
Brookhaven Ulusal Laboratuvarı, Los Alamos Ulusal Laboratuvarı ve SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'ndan araştırmacılar ve ortaklar, bu LED için kararlı perovskit nanokristaller hazırladıklarını bildirmektedir.
"Nature Photonics", grubun çalışmalarını anlatan bir makale yayınladı. Argonne Nanomalzemeler Merkezi'nden bilim adamı Xuedan Ma, "Araştırmamız, bu yöntemin parlak nanokristallerin parlaklığını ve stabilitesini büyük ölçüde artırmamıza izin verdiğini gösteriyor" dedi.
Perovskit nanokristaller yeni tip LED malzeme için ana adaylardır. Ama uzun bir süre, testlerde dengesiz olduğunu kanıtladı.
Araştırma ekibi nanokristalleri metal organik çerçeve (MOF) adı verilen gözenekli bir yapıda stabilize etti.
Yeryüzündeki bol miktarda malzemeye dayanan ve oda sıcaklığında üretilen bu LED'ler bir gün daha düşük maliyetli TV'ler ve tüketici elektroniği ile tıp, güvenlik taraması ve bilim için bile daha iyi gama ışını görüntüleme ekipmanı sağlayabilir. Kendi kendine çalışan X-ışını dedektörü araştırıldı.
ABD Enerji Bakanlığı Bilimsel Kullanıcı Tesisleri Ofisi Argonne Nanomalzemeler Merkezi'nden (CNM) bir bilim insanı, "MOF yapısındaki perovskit malzemesini kapsülleyerek stabilite sorununu çözdük" dedi. "Araştırmamız, bu yöntemin lüminesan nanokristallerin parlaklığını ve stabilitesini büyük ölçüde artırmaya yardımcı olabileceğini gösteriyor."
"MOF'ta perovskit nanokristalleri birleştirmenin çalışma konsepti toz halinde kanıtlanmıştır, ancak ilk kez bir LED'in emisyon katmanına başarıyla entegre ediyoruz."
Nanokristal LED'leri üretmeye yönelik önceki girişimler, nanokristallerin istenmeyen bir hacim aşamasına geri dönmesi, nanokristallerin avantajlarını kaybetmesi ve pratik LED'ler olarak potansiyellerini zayıflatması ile engellendi.
Kütle madde genellikle milyarlarca atomdan oluşur. Perovskitler gibi malzemeler nanometre aşamasında birkaç ila birkaç bin atomdan oluşur, bu nedenle farklı davranırlar.
Araştırma ekibi yeni yöntemlerinde, "dikenli tel tarafından yakalanan bir tenis topu gibi" olarak tanımladıkları MOF matrisinde nanokristaller oluşturarak nanokristalleri stabilize etti. Çerçevede kurşun düğümlerini metal öncül olarak, halide tuzları ise organik madde olarak kullandılar.
Halide tuz çözeltisi, matristeki kurşun çekirdeğin etrafında nanokristalleri monte etmek için çerçevede kurşunla reaksiyona giren metil amonyum bromür içerir.
Matris nanokristalleri ayrı tutar, böylece etkileşime girmez ve bozulmazlar. Bu yöntem, inorganik LED'lerin üretimi için yaygın olarak kullanılan vakum işleminden çok daha ucuz olan bir çözelti kaplama yöntemine dayanmaktadır.
MOF kararlı LED'ler parlak kırmızı, mavi ve yeşil ışığın yanı sıra her ışığın farklı tonlarını üretebilir.
Los Alamos Ulusal Laboratuvarı Entegre Nanoteknoloji Merkezi'nde çalışan bilim insanı Wani Nie şunları söyledi: "Bu çalışmada, MOF'ta stabil olan perovskit nanokristallerin çeşitli renklerde parlak ve kararlı renkler yaratacağını ilk kez gösterdik. LED." "Farklı renkler oluşturabilir, renk saflığını artırabilir ve fotolüminesans kuantum verimini artırabiliriz. Bu, malzemelerin ışıklı yeteneğinin bir ölçüsüdür."
Araştırma ekibi, zaman içinde perovskit malzemelerindeki değişiklikleri keşfetmelerini sağlayan bir teknik olan zaman çözülen X-ışını emilimi spektroskopisi için gelişmiş bir foton kaynağı (APS) kullandı. Araştırmacılar, malzeme aracılığıyla elektrik yüklerinin hareketini takip edebilir ve ışık yayıldığında ortaya çıkan önemli bilgileri anlayabilir.
