Недавно исследовательская группа под руководством профессора Ли Тхэ У из кафедры материаловедения и инженерии Сеульского национального университета и компании SN Display успешно разработала технологию перовскитных нанокристаллов с градиентной оболочкой. Эта технология одновременно решает давнюю проблему стабильности светоизлучающих материалов на основе металлогалогенидных перовскитов и достигает рекордной фотолюминесцентной квантовой эффективности, операционной стабильности и масштабируемости, закладывая основу для следующего поколения технологий отображения с высокой чистотой цвета. Соответствующие результаты исследования были опубликованы в качестве обложки в журнале Science.
Светоизлучающие перовскитные материалы считаются идеальными кандидатами для соответствия стандарту широкого цветового охвата Rec. 2020 благодаря таким преимуществам, как чрезвычайно высокая чистота цвета, превосходные фотоэлектрические характеристики и низкая стоимость. Их собственная узкая ширина линии излучения (около 20 нм) значительно превышает таковую у традиционных органических излучателей и квантовых точек. Однако мягкая ионная решетка и химически нестабильная поверхность перовскитных нанокристаллов делают их чрезвычайно подверженными деградации под воздействием реальных рабочих нагрузок, таких как свет, тепло, влага и кислород. Фотолюминесцентная квантовая эффективность в твердотельных пленках быстро снижается, а также существуют такие узкие места, как концентрационное тушение и потери на самопоглощение, что долгое время ограничивало их коммерческое применение.
Ключевым прорывом исследовательской группы стала разработка градиентной оболочки, состоящей из химически связанных слоев PbSO₄, SiO₂ и полимера. Эта стратегия принципиально отличается от традиционных методов, основанных на слабо связанных поверхностных лигандах или пассивной инкапсуляции. Эта оболочка химически одновременно блокирует кристаллическую решетку и поверхность перовскита, эффективно подавляя размягчение решетки, миграцию ионов и ускоренные интерфейсные химические реакции деградации в рабочих условиях. Благодаря этому перовскитные нанокристаллические пленки достигли 100% фотолюминесцентной квантовой эффективности и продемонстрировали беспрецедентную стабильность в ускоренных тестах на старение, близких к реальным условиям применения: при термовлажностном старении (60°C, относительная влажность 90%) время до снижения яркости до 90% от начального значения составило 3900 часов; при непрерывном облучении синим светом расчетный срок службы T90 достиг 27234 часов, что значительно превышает ранее сообщенные значения и коммерческие эталоны. Кроме того, почти идеальная квантовая эффективность способствовала эффективной рециркуляции фотонов, повысив внешнюю квантовую эффективность твердотельных пленок до 91,4%, что является самым высоким показателем среди всех известных твердотельных светоизлучающих материалов.
Данный результат имеет большое значение, знаменуя собой ключевой шаг на пути от лаборатории к практическому применению светоизлучающих перовскитных материалов. Градиентная оболочка также обеспечивает экологическую безопасность материала (эффективно блокируя высвобождение ионов свинца), хорошую биосовместимость и совместимость с такими прецизионными методами обработки, как струйная печать и фотолитографическое структурирование, позволяя достигать плотности пикселей более 3500 PPI. В сотрудничестве с компанией SN Display команда успешно изготовила крупногабаритные однородные перовскитные пленки для цветопреобразования с использованием технологии рулонной печати размером 0,6 м × 3,2 м и продемонстрировала ряд прототипных устройств — от 10,1-дюймовых планшетов до 75-дюймовых телевизоров, чья площадь цветового охвата превышает 97% от стандарта Rec. 2020, а производительность превосходит существующие коммерческие технологии отображения. Профессор Ли Тхэ У заявил, что этот прорыв доказывает, что перовскитные излучатели имеют все шансы стать ключевой промышленной технологией для будущих дисплеев с высокой чистотой цвета.
Детали публикации: Авторы: Цзэн Цинсэнь и др. Название: «Градиентная оболочка блокирует и стабилизирует перовскитные нанокристаллы с почти 100% квантовой эффективностью». Опубликовано в: Science (2026). Информация о журнале: Science.
