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1.Angew.:亲核反应氯修饰CsPbI3量子点实现效率超过26%的纯红光发光二极管
基于混合卤化物CsPb(Br/I)3发射器的PeLED因卤化物相分离而存在光谱稳定性问题,而CsPbI3量子点(QDs)则在发射波长和电致发光效率之间存在矛盾问题。发射波长短于650nm的高性能纯红色过氧化物发光二极管(PeLED)是宽色域显示器的理想之选,但其发展仍面临前所未有的挑战。
浙江大学叶志镇院士团队&浙江大学何海平等人利用酰基氯化物和配体之间的亲核反应,PbClx修饰的CsPbI3量子点具有纯红色发射,在胶体CsPbI3量子点冷却过程中,引入的酰基氯化物与亲核配体快速反应,操纵胶体体系的配体平衡,释放CsPbI3量子点上的氯离子形成氯铅表面,所得到的Cl-QDs在连续辐照下表现出优异的光学性能和增强的稳定性,溶液的PLQY接近100%,薄膜的PLQY为90%。结合量子点薄膜电导率的提高,获得了高性能纯红色PeLED,EQE为26.1%,最大亮度为2511cd m-1。为钙钛矿量子点中载流子约束结构的构建提供了一种可行的策略,以调节PL发射、消除表面缺陷、提高LED的性能。
https://doi.org/10.1002/anie.202318777
2. AM: 32.1%的高效的钙钛矿发光二极管
由于针对优化钙钛矿结晶性能的广泛努力,成功地获得了高光致发光量子产率的高质量钙钛矿薄膜。然而,钙钛矿发光二极管(PeLEDs)的光耦合效率由于光提取不足而受阻,这对PeLEDs的进一步发展提出了挑战.
苏州大学冯敏强&谢跃民及樊健等人开发出了一种多功能各向异性电子传输材料——BPBiPA (9,10-bis(4-(2-phenyl-1H-benzo[d]imidazole-1-yl)phenyl) anthracene),BPBiPA各向异性的分子取向会导致其沿Z轴方向的ne值低至1.59, 并且光学模拟结果表明,BPBiPA的低ne值可以有效缓解表面等离子体极化子损耗,提高光波导下的光子提取效率,从而提高 PeLED 的光外耦合效率。此外,BPBiPA的高电子迁移率可以促进在peled中的平衡载流子注入,可用于提高 PeLEDs的性能; 各向异性材料的折射率很低,可以减少SPP损耗,抑制有机层内的光子循环,从而提高器件的光外耦合效率。
最后,BPBiPA的高电子迁移率亦可促进 PeLED的平衡载流子复合过程。基于以上,实现了EQE =32.1%、CE =111.7 cdA-1和 T50=3.56h的高效率稳定钙钛矿LED,这为合理设计用于高性能钙钛矿LED的多功能ETM提供了宝贵的经验。
https://doi.org/10.1002/adma.202400421
3.Nat.Photonics:低维钙钛矿的高效蓝色电致发光
钙钛矿发光二极管(LED)因其出色的发光特性和低成本,在下一代显示器中潜力巨大。目前,尽管在绿色和红色发光器件方面取得了重大进展,但高效蓝色钙钛矿发光二极管的发展却相对落后。
中科大崔林松教授&剑桥大学Samuel D.Strank团队展示了基于二维—三维钙钛矿混合和多功能离子添加剂的蓝色钙钛LED,该添加剂能够控制降低维度、非辐射复合通道和光谱稳定性。获得了一系列从溴/氯混合准三维区域发出高效电致发光器件,其外部量子效率(EQE)高达21.4%(亮度为22 cd m-2,发射峰值为483 nm)、13.2%(亮度为2.0 cd m-2,发射峰值为474 nm)和7.3%(亮度为6 cd m-2,发射峰值为464 nm)。
与参比器件相比,该器件的工作稳定性增加了近30倍,并且在初始亮度为100cdm-2时,半衰期为129 min。结果表明,蓝色钙钛矿发光二极管的性能接近最先进的蓝色有机发光二极管和无机量子点发光二极管,并为设计多功能分子以提高钙钛矿光电器件性能提供了一种新方法。
https://doi.org/10.1038/s41566-024-01382-6
4.AFM.:外部量子效率超过 20% 的高效杂化钙钛矿/有机叠层白光发光二极管
金属卤化物钙钛矿发光二极管(PeLED)在低成本显示和照明技术方面显示出巨大潜力,全有机蓝色PeLED因其卓越的色彩纯度和巨大的稳定性潜力,被认为是蓝色荧光/磷光有机发光二极管(OLED)的理想替代品。然而,受限于溶液制造工艺,沉积多层白光 PeLED 仍是一项挑战。
暨南大学时婷婷和苏州大学谢跃民、冯敏强等人报告了一种新设计的杂化钙钛矿/有机叠层白光发光二极管(POTWLED),通过集成底部的蓝色钙钛矿发光二极管(PeLED)单元和顶部的橙色/橙+红OLED 单元,以防止顶部发光层的沉积对底层包晶层造成损坏。并且,为了优化 POTWLED 的性能,他们进一步引入了2,8-双(二苯基磷酰)二苯并[b,d]噻吩这种导电钝化剂(具有P═O的强表面结合基团)来钝化钙钛矿层的缺陷,从而使发光峰值为488nm的蓝光PeLED的最大外部量子效率(EQE)达到17.3%。最后,基于优化的蓝色PeLED单元制备出了最大EQE为23.9%的低色温(2522K)POTWLED,这是基于金属卤化物钙钛矿WLED的最高效率,说明了混合串联器件在制造高性能基于过氧化物的 WLED 方面的巨大潜力。
https://doi.org/10.1002/adfm.202306549
5.Nat. Nanotechnology.:旋涂自发外延异维锡基钙钛矿发光二极管
环境友好型锡(Sn)基钙钛矿在光伏和发光二极管(LED)应用中取代有毒的铅基钙钛矿方面具有巨大潜力而备受关注。然而,Sn基钙钛矿的器件性能远远落后于铅钙钛矿,近红外Sn钙钛矿LED外部量子效率(EQE)低于10%,主要是由于锡钙钛矿晶体和晶界内的大量缺陷,导致了严重的非辐射复合。为了获得高质量的钙钛矿,人们引入了各种外延方法,但其复杂的工艺限制了器件的大规模制造。
南京工业大学王建浦&黄维&常进团队证明了使用自旋涂层工艺可以制备外延异维锡钙钛矿薄膜,并且基于这些薄膜可以实现外量子效率(EQE)为11.6%的有效LED。该薄膜由二维和三维钙钛矿层组成,高度有序,界面清晰,不同维度钙钛矿之间的界面面积极小。这种独特的纳米结构是通过将含有色氨酸SnF2添加剂的钙钛矿前驱体溶液直接自旋涂在氧化铟锡玻璃(ITO)上形成的。此方法将为进一步开发基于异维钙钛矿的高性能光电器件提供新的机会。
https://www.nature.com/articles/s41565-023-01588-9
6. Nature:异构体混合配位实现高效非铅钙钛矿发光二极管
卤化铅钙钛矿发光二极管(PeLEDs)已表现出显著的光电性能。然而,铅毒性问题以及要从性能最佳的PeLED中去除铅的同时又不影响高外部量子效率,仍然是一项挑战。
吉林大学王宁,上海大学杨绪勇及洛桑联邦理工学院Michael Grätzel&Lu Haizhou团队提出了一种互变异构体-混合物-配位诱导的电子定位策略,通过加入三聚氰酸来稳定非铅锡基钙钛矿TEA2SnI4(TEAI为2-噻吩乙基碘化铵)。经证明,配位的一个重要功能是放大电子效应,且因为在钙钛矿表面形成了氢键异构二聚体和三聚体的超结构,即使是那些与三聚氰酸结合不紧密的锡原子也能放大电子效应。这种电子定位削弱了亚德森定位的不利影响,并改善了TEA2SnI4晶体结构的有序性。这些因素使得非辐射复合捕获减少了两个数量级同时激子结合能大约增强了两倍。获得的非铅PeLED具有高达20.29%的外量子效率(EQE),其性能可与最先进的铅基PeLED相媲美。这些研究将为Sn(II)钙钛矿的稳定提供见解,并进一步发展非铅钙钛矿的应用。
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06514-6
7. Journal of Materials Chemistry C.:外量子效率超过40%的钙钛矿/有机混合串联发光二极管
钙钛矿发光二极管(PeLEDs)因其高亮度、窄发光光谱、高色纯度等独特的优点而受到人们的广泛关注。然而,溶液处理的制备方法使白色钙钛矿薄膜的多发射层的沉积具有挑战性。此外,通过调节发射层的厚度来调制发射颜色将会降低多晶钙钛矿薄膜的光电性能。因此,迫切需要实现高性能的白光PeLED的策略。
苏州大学谢跃民、冯敏强、李述汤等人通过将底部钙钛矿发光二极管(PeLED)与顶部有机发光二极管(OLED)相结合,开发了一种新的钙钛矿/有机混合串联发光二极管(POTLED)。OLED的真空沉积过程避免了破坏底层单元。此外,可以调整有机发射层的厚度,在保持钙钛矿层的光电性能前提下,调整串联器件的发光颜色。实现了电流效率144.2 cd A-1,外量子效率为41.1%,亮度超过32 000 cd m 2的高效绿光POTLED,说明了混合串联钙钛矿-有机结构实现高效白色钙钛矿器件的可行性和潜力。
https://doi.org/10.1039/D3TC03466F
8.Laser & Photonics Reviews.:平滑能量转移获得高效大面积准二维钙钛矿发光二极管
近年来,基于几平方毫米的钙钛矿发光二极管(PeLEDs)的电致发光(EL)效率有了显著提高。然而,由于具有大量非辐射复合中心的边缘区域之间的能量传递过程,一旦活性面积从一毫米扩大到甚至亚厘米,PeLED的EL效率就会下降。
苏州大学孙宝全、宋涛、山东师范大学王传奎等人提出了一种有趣的策略,即通过调节钙钛矿前驱体流变特性和衬底表面张力,获得了高质量的准二维钙钛矿薄膜。通过向前驱体加入一个强螯合配体从而改善钙钛矿的结晶过程,强螯合剂为羟胺邻磺酸(H3NO4S),该螯合剂中含有一个磺酸基和一个氨基能与铅离子(Pb2+)螯合,在缺陷钝化和结晶调控方面表现出很大的潜力。结果表明,大面积(25 cm2)准2D-PeLED以均匀的发光特性实现了20.7%的外量子效率,这是类似的同尺寸PeLED之间的记录值。该工作可为实现高性能大面积钙钛矿光电器件铺平道路。
https://doi.org/10.1002/lpor.202200847
9. Nat. Commun.:高性能大面积准二维钙钛矿发光二极管(2021)
钙钛矿发光二极管(PeLEDs)一旦活性面积扩大,性能就会严重下降。
南开大学袁明鉴等人研究了薄膜制备方法中的普适性失效机理,认为严重的相偏析是诱因。因此,他们引入L-诺缬氨酸来构建一个具有低生成焓的COO−配位中间相,这种新的中间相改变了结晶途径,从而抑制相分离。最终获得了具有性能较高的高质量大面积准二维薄膜,并且在此基础上进一步合理地调整了薄膜的载流子复合动力学。最终获得了一系列活性面积为9.0 cm2的高效绿色准二维PeLED,其中 =3的峰值EQE为16.4%,是迄今为止最有效的大面积PeLED。同时, =10的薄膜实现了亮度为9.1×104 cdm−2的高亮度器件。
https://doi.org/10.1038/s41467-021-22529-x
学术交流QQ群
知光谷光伏器件学术QQ群:641345719
钙钛矿产教融合交流@知光谷(微信群):需添加编辑微信
为加强科研合作,我们为海内外科研人员专门开通了钙钛矿科创合作专业科研交流微信群。加微信群方式:添加编辑微信pvalley2024、pvalley2019,备注:姓名-单位-研究方向(无备注请恕不通过),由编辑审核后邀请入群。
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