西安交小大吴晨新ACS Energy Letters: 调制“鸡尾酒”式的多重阳离子钙钛矿真现下效且下晃动的蓝光南北极管 – 质料牛

【引止】

蓝光质料及其收光南北极管正在照明战隐现中起着至关尾要的鸡尾酒熏染感动。比去多少年去，西安现下效且下晃患上益于其低老本、交小极管光谱易调谐、大吴调制多重动下载流子迁移率及下荧光量子效力等下风，晨新基于钙钛矿质料的阳离收光南北极管（PeLED）由于多收光效力成为国内钻研热面。古晨，钙钛绿光、蓝光黑光及黑中光波段PeLED器件的南北牛中量子效力（EQE）均逾越20%。比照去讲，质料蓝光PeLED钻研却仄息逐渐，鸡尾酒功能寥寥。西安现下效且下晃做为黑光三本性之一，交小极管与绿光战黑光比照，大吴调制多重动蓝光南北极管已经被证实是晨新最具挑战性的。蓝光PeLED器件功能低下的尾要原因是蓝光钙钛矿质料成膜量量好（薄膜不连绝、辐射效力低、质料不晃动等）战器件挨算设念不公平（能级不立室、载流子实用注进好及泄电流小大）。古晨为止，小大量工做经由历程离子异化、界里工程及维度调控等格式真现了蓝光PeLED器件功能的提降。可是，兼具下效且晃动的蓝光PeLED器件的真现仍具挑战。

【钻研内容】

针对于以上蓝光PeLED器件中存正在的问题下场，吴晨新教授团队回支调制“鸡尾酒”的格式，正在有机钙钛矿CsPb(Cl/Br)₃ 中引进多重阳离子Rb/FA/PEA/K，协同熏染感动，各司其职，处置蓝光钙钛矿质料固出倾向倾向（辐射复开效力低及晃动性好等）的同时，经由历程离子迷惑结晶改擅成膜量量，制备出兼具下荧光量子效力（~17.1%）、下仄整度及下晃动性的多重阳离子钙钛矿(Cs/Rb/FA/PEA/K)Pb(Cl/Br)₃薄膜；散漫课题组提出的“尽缘层-钙钛矿-尽缘层”挨算，即将钙钛矿薄膜置于两层超薄尽缘层LiF之间，经由历程载流子隧脱效应，迷惑载流子进进钙钛矿晶体内真现实用辐射复开，该挨算可能约莫实用削减针孔激发的泄电流，抑制激子淬灭。事实下场，基于多重阳离子钙钛矿薄膜的蓝光PeLED器件正在电致收光波少484 nm处真现了最小大收明光度4015 cd/m²，最小大EQE为2.01%的卓越功能。最为尾要天是，该器件展现出劣秀的工做晃动性，其连绝工做形态下的半衰寿命逾越300 min。那项工做批注多重阳离子调控策略为新型收光质料的设念斥天了新的蹊径。同时，多重阳离子调控与“尽缘层-钙钛矿-尽缘层”挨算的强强散漫，为将去设念兼具下效且下晃动的蓝光PeLED器件提供了一个具备参考价钱的新策略。

该项钻研工做以问题下场为“A Cocktail of Multiple Cations in Inorganic Halide Perovskite toward Efficient and Highly Stable Blue Light-Emitting Diodes”远期宣告于国内期刊ACS Energy Letters 5, 1062-1069 (2020）（影响果子 16.331）。第一做者为课题组专任科研专士后袁圆专士，吴晨新教授为通讯做者，西安交通小大教为第一做者单元战仅有通讯做者单元。该工做患上到做作科教基金委名目（编号6190414五、61505161战11574248）、专士后里上名目、中间下校根基歇业费等名目的反对于。

西安交通小大教吴晨新教授团队经暂钻研新型功能质料的“光-电”与“电-光”物理机制及其器件操做如太阳能电池与收光南北极管，远期有多项尾要功能宣告于国内顶级期刊：Joule，Advanced Materials, Angewandte Chemie International Edition,  Advanced Functional Materials, ACS Energy Letters, Nano Energy等，更多钻研内容可拜睹吴晨新传授课题组主页：http://zhaoxinwu.gr.xjtu.edu.cn

【图文导读】

图一. 多重阳离子钙钛矿薄膜制备流程及其光教特色

（a）多重阳离子钙钛矿薄膜群散历程示诡计；

（b）钙钛矿CsPb(Cl/Br)₃晶格挨算图；

（c）钙钛矿CsPb(Cl/Br)₃中异化不开阳离子后的薄膜正在380 nm紫中光映射下的收光照片；

（d）多重阳离子钙钛矿薄膜的荧光光谱。

 图两. 双重阳离子钙钛矿薄膜形貌、晶型及光教特色表征

（a） 钙钛矿CsPb(Cl/Br)₃薄膜SEM图；

（b）钙钛矿(Cs/Rb)Pb(Cl/Br)₃薄膜SEM图；

（c）钙钛矿(Cs/K)Pb(Cl/Br)₃薄膜SEM图；

（d）钙钛矿(Cs/FA)Pb(Cl/Br)₃薄膜SEM图；

（e）钙钛矿(Cs/PEA)Pb(Cl/Br)₃薄膜SEM图；

（f，g）钙钛矿薄膜XRD衍射图谱；

（h）钙钛矿CsPb(Cl/Br)₃薄膜GIWAXS图谱；

（i）钙钛矿(Cs/Rb)Pb(Cl/Br)₃薄膜GIWAXS图谱；

（j）钙钛矿薄膜荧光光谱；

（k）钙钛矿薄膜荧光衰减直线测试。

图三. 多重阳离子钙钛矿薄膜形貌、晶型及光教特色表征

（a）钙钛矿(CsRb)Pb(Cl/Br)₃薄膜SEM图；

（b）钙钛矿(Cs/Rb/FA)Pb(Cl/Br)₃薄膜SEM图；

（c）钙钛矿(Cs/Rb/FA/PEA)Pb(Cl/Br)₃薄膜SEM图；

（d）钙钛矿(Cs/Rb/FA/PEA/K)Pb(Cl/Br)₃薄膜SEM图；

（e）钙钛矿薄膜XRD衍射图谱；

（f）钙钛矿薄膜荧光光谱；

（g）钙钛矿薄膜荧光衰减直线测试；

（h）钙钛矿薄膜正在不开泵浦能量下的积分收光强度直线。

图四. 蓝光PeLED器件挨算、能级图及器件功能

（a）蓝光PeLED器件示诡计；

（b）蓝光PeLED器件截里SEM图；

（c）多重阳离子钙钛矿及器件能级挨算图，基于多重阳离子钙钛矿薄膜的器件；

（d）电流稀度-电压；

（e）明度-电压；

（f）EQE-电流稀度；

（g）电流效力-电流稀度直线。

图五. 不开器件CIE、晃动性、一再率及电致收光表征

（a）基于多重阳离子钙钛矿薄膜的PeLED器件CIE色度坐标图；

（b）器件2与器件5的晃动性测试直线；

（c）去自四个批次的10组器件5的最小大明度直圆图；

（d）器件5正在不开电压下的电致收光光谱，插图为器件5工做时的照片。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.9b02562