有机磷光材料的进步为有机发光二极管开辟了新的机会，用于组合电子和光应用，包括太阳能电池，光电二极管，光纤和激光器。
虽然低维发光材料，如钙钛氧化物矿物钙钛矿，具有良好的光学性能，但与传统的有机LED相比，它们的性能仍然不足。本周发表于AIP出版社的应用物理评论的最新研究探索了一种利用激子限制效应优化高效钙钛矿LED的新方法。
为了获得有效的电致发光器件，它必须具有高光致发光量子产率发射层，有效的电子空穴注入和传输层，以及高的光输出耦合效率。随着发光层材料的每一次新进展，需要新的功能材料来实现更高效的LED。为了实现这一目标，该研究的作者探索了钙钛矿晶体层状无定形氧化硅 - 氧化硅体系的性能，以改善二极管性能。
“我们认为很多人都过于关注排放层，”该研究的通讯作者Hideo Hosono说。“对于一个设备，所有层都同样重要，因为每一层都有不同的[但]至关重要的作用。”
无定形锌硅氧化物具有浅的可调电子亲和力，能够限制激子，但也具有高电子迁移率以传输电子。通过层叠钙钛矿晶体和无定形锌硅氧化物，该团队开发出一种限制激子并有效地将电子注入3D钙钛矿层的方法。层之间的能级对齐被证明是用于此目的的理想材料。
为了验证他们的发现，该团队通过生产蓝色，红色和绿色钙钛矿LED(称为PeLEDs)来测试他们的产品。绿色二极管工作在最低电压(2.9伏特，每平方米10,000坎德拉)，效率最高(33流明/瓦)，最亮(每平方米500,000坎德拉)。虽然该团队迄今为止产生了红色二极管的最大亮度，但实际使用时照度仍然太暗。
虽然这些结果显示了操纵电子传输层材料的前景，但仍然存在挑战，包括钙钛矿材料的稳定性和铅在矿物晶体基质中的毒性。尽管存在这些限制，但结果为应用该方法提供了实现光电子器件中钙钛矿LED的实际应用的新机会。
“对于实用的PeLEDs，非常需要具有化学稳定性和无铅元素的新型卤化物发光材料，”该研究的通讯作者Junghwan Kim说。“如果这个问题得到解决，PeLEDs将来会被商业化用于实用电子产品。”