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Near-Infrared LEDs Based on Quantum Cutting-Activated Electroluminescence of Ytterbium Ions
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2022-12-21 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c03679 Xinyu Shen 1, 2 , Zhenyu Wang 1 , Chengyuan Tang 1 , Xiangtong Zhang 1 , Bo Ram Lee 2 , Xin Li 1 , Daguang Li 1 , Yu Zhang 1 , Junhua Hu 3 , Dan Zhao 1 , Fujun Zhang 1 , William W Yu 4 , Bin Dong 5 , Xue Bai 1
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2022-12-21 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c03679 Xinyu Shen 1, 2 , Zhenyu Wang 1 , Chengyuan Tang 1 , Xiangtong Zhang 1 , Bo Ram Lee 2 , Xin Li 1 , Daguang Li 1 , Yu Zhang 1 , Junhua Hu 3 , Dan Zhao 1 , Fujun Zhang 1 , William W Yu 4 , Bin Dong 5 , Xue Bai 1
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Cesium lead halide perovskite nanocrystals (PNCs) exhibit promising prospects for application in optoelectronic devices. However, electroactivated near-infrared (NIR) PNC light-emitting diodes (LEDs) with emission peaks over 800 nm have not been achieved. Herein, we demonstrate the electroactivated NIR PNC LEDs based on Yb3+-doped CsPb(Cl1–xBrx)3 PNCs with extraordinary high NIR photoluminescence quantum yields over 170%. The fabricated NIR LEDs possess an irradiance of 584.7 μW cm–2, an EQE of 1.2%, and a turn-on voltage of 3.1 V. The ultrafast quantum cutting process from the PNC host to Yb3+ has been revealed as the main mechanism of electroluminescence (EL)-activated Yb3+ for the first time via exploring how the trend between the EL intensity of PNC and Yb3+ varies with different voltages along with the tendency of temperature- and doping-concentration-dependent PL and EL spectra. This work will extend the application of PNCs to optical communication, night-vision devices, and biomedical imaging.
中文翻译：
基于镱离子量子切割激活电致发光的近红外 LED
铯卤化铅钙钛矿纳米晶体（PNCs）在光电器件中的应用前景广阔。然而，尚未实现发射峰超过 800 nm 的电激活近红外 (NIR) PNC 发光二极管 (LED)。在此，我们展示了基于 Yb 3+掺杂的 CsPb(Cl 1– x Br x ) 3 PNC 的电激活 NIR PNC LED，具有超过 170% 的超高 NIR 光致发光量子产率。制造的 NIR LED 具有 584.7 μW cm –2的辐照度、1.2% 的 EQE 和 3.1 V 的开启电压。从 PNC 主体到 Yb 3+的超快量子切割过程通过探索PNC的EL强度和Yb 3+之间的趋势如何随温度和掺杂的趋势随电压的变化而变化，首次揭示了电致发光（EL）激活Yb 3+的主要机制浓度依赖性 PL 和 EL 光谱。这项工作将把 PNC 的应用扩展到光通信、夜视设备和生物医学成像等领域。
更新日期：2022-12-21
中文翻译：
基于镱离子量子切割激活电致发光的近红外 LED
铯卤化铅钙钛矿纳米晶体（PNCs）在光电器件中的应用前景广阔。然而，尚未实现发射峰超过 800 nm 的电激活近红外 (NIR) PNC 发光二极管 (LED)。在此，我们展示了基于 Yb 3+掺杂的 CsPb(Cl 1– x Br x ) 3 PNC 的电激活 NIR PNC LED，具有超过 170% 的超高 NIR 光致发光量子产率。制造的 NIR LED 具有 584.7 μW cm –2的辐照度、1.2% 的 EQE 和 3.1 V 的开启电压。从 PNC 主体到 Yb 3+的超快量子切割过程通过探索PNC的EL强度和Yb 3+之间的趋势如何随温度和掺杂的趋势随电压的变化而变化，首次揭示了电致发光（EL）激活Yb 3+的主要机制浓度依赖性 PL 和 EL 光谱。这项工作将把 PNC 的应用扩展到光通信、夜视设备和生物医学成像等领域。
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