Fabrication and characterization of green light-emitting diodes based on halide perovskites
Réalisation et caractérisation de diodes électroluminescentes vertes à base de pérovskites halogénées
Résumé
Over the last decade, many studies have attempted to progress light-emitting diodes based on halide perovskites (PeLEDs) in terms of brightness, efficiency, or stability and exploit their uses in diverse contexts, from display technology to lighting and even biomedical imaging. In this thesis, we studied different strategies for the development of efficient and reliable green PeLEDs towards potential applications in optical wireless communications or high-resolution displays. First, the fabrication process of conventional PeLEDs based on bulk halide perovskites was carefully examined, revealing essential impacts of extraneous variables associated with glovebox environment on perovskite crystallization and device-to-device reproducibility. Consequently, a set of best practices for polycrystalline perovskite deposition in inert environment was proposed to ensure acceptable device repeatability. Then, based on this foundation, we aimed to improve the efficiency of PeLEDs by employing novel emissive materials based on perovskite quantum dots (QDs) synthesized via soft-chemistry route. In particular, an original method to incorporate the perovskite colloids with high-processability inert polymers was introduced to enable the deposition of high-quality emissive thin films. Subsequently, the PeLEDs constructed from these QD/polymer composite materials demonstrated remarkable performance metrics, marking the first successful application of the soft-chemistry-synthesized perovskite QDs in optoelectronic devices. Lastly, an innovative strategy to enhance light-outcoupling efficiency in PeLEDs via nanostructuration of the bulk perovskite emissive layers was exploited. Although desirable morphological, optical, and electroluminescent properties of the perovskite metasurfaces have been observed, consistently producing high-quality perovskite photonic structures remained challenging to us due to the reproducibility issue intrinsic to the employed nanoimprint technologies. Nonetheless, this preliminary research lays the groundwork for further investigation into metasurface-driven PeLEDs.
Au cours de la dernière décennie, de nombreuses études ont tenté de faire progresser les diodes électroluminescentes à base de pérovskites halogénées (PeLEDs) en termes de luminance, d'efficacité ou de stabilité et d'exploiter leurs utilisations dans divers contextes, de la technologie d'affichage à l'éclairage, voire à l'imagerie biomédicale. Dans cette thèse, nous avons étudié différentes stratégies pour le développement de PeLEDs vertes efficaces et fiables en vue d'applications potentielles dans les communications sans fil optiques ou les écrans haute résolution. Tout d'abord, le processus de fabrication des PeLEDs à base de pérovskites halogénées massives a été examiné en détail, révélant les impacts essentiels des variables extérieures liées à l'environnement sous boîte à gants sur la cristallisation des pérovskites et la reproductibilité d'un dispositif à l'autre. Par conséquent, un ensemble de meilleures pratiques pour le dépôt de pérovskites en boîte à gants afin d'assurer une reproductibilité acceptable des dispositifs a été proposé. Ensuite, sur cette base, nous avons cherché à améliorer l'efficacité des PeLEDs en utilisant des points quantiques de pérovskite (QDs) synthétisés par une nouvelle méthode de chimie douce en tant que couche émissive. Une méthode originale d'incorporation du matériau pérovskite avec des polymères inertes à haute aptitude au traitement a été introduite pour permettre le dépôt de films minces émissifs de haute qualité. Ensuite, les PeLEDs construites à partir de ces matériaux composites QD/polymère ont montré des performances remarquables, marquant la première application réussie des QDs de pérovskite synthétisés par chimie douce dans des dispositifs optoélectroniques. Enfin, une stratégie innovante visant à améliorer l'efficacité de l'émission de lumière dans les PeLEDs grâce à la nanostructuration des couches émissives de pérovskite massive a été exploitée. Bien que des propriétés cristallines, optiques et électroluminescentes souhaitables des méta-surfaces de pérovskite aient été observées, la production cohérente de structures photoniques de pérovskite de haute qualité est restée un défi en raison du problème de reproductibilité inhérent aux technologies de nanoimpression utilisées. Néanmoins, cette recherche préliminaire jette les bases pour de futures investigations sur les PeLEDs pilotées par des méta-surfaces.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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