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蓝光钙钛矿发光二极管的制备策略

本站小编 Free考研/2020-05-25

近年来,钙钛矿发光二极管(Pero-LEDs)因其优异的光电特性,如发光颜色丰富(带隙连续可调),色纯度高(发光半峰宽窄),造价低(可溶液法制备且原料价格低廉)等,受到了广泛的关注。大量的研究使得钙钛矿发光二极管效率飞速发展,绿光、红光以及近红外光器件外量子效率(EQE)均已超过20%。但是,目前蓝光Pero-LEDs的效率仍旧很低。如图1所示,目前蓝色光Pero-LEDs最高效率仅有11%(发光波长在485 nm),而发光波长在480 nm之下的深蓝光Pero-LEDs的EQE不到6%。

图 1. 蓝色光钙钛矿发光二极管外量子效率发展
阻碍蓝光Pero-LEDs发展的原因有很多,其中目前最主要的原因是蓝光钙钛矿材料本身的问题。相较于绿光和红光钙钛矿材料,蓝光钙钛矿有着更大的带隙,华侨大学材料科学与工程学院魏展画教授团队从如何通过调控带隙制备蓝光钙钛矿材料的角度出发,总结了近年来制备蓝光钙钛矿材料的策略,并将其分为两个方面。第一是通过改变钙钛矿组分增大带隙;第二是通过将发光中心的尺寸减小到纳米级以产生量子限域效应增大带隙。
改变钙钛矿组分主要包括卤素离子交换,A位或B位掺杂;控制发光中心尺寸方法主要有制备二维或准二维钙钛矿薄膜、预合成量子点、纳米片、纳米棒等。总结分析发现,单纯的组分掺杂调控会使得钙钛矿晶体产生严重的相分离现象,导致发光峰位置移动以及效率下降;而要控制发光中心尺寸往往无法避免导电性较差的有机基团的加入,使得钙钛矿导电性变差,深蓝光不易获得,并且均一的发光中心尺寸也不易控制,因而会导致多发光峰的出现。因此,将二者结合,利用组分调控增大带隙,并且加入适量有机基团控制发光中心尺寸,稳定钙钛矿结晶相,将会是一种有效策略来制备高效深蓝色光Pero-LEDs。同时,文中提出,为进一步提高蓝光Pero-LEDs效率以及工作寿命,器件结构也需要进一步优化,需要开发与蓝光钙钛矿能带更加匹配并且更加稳定的电荷传输层材料。
The strategies for preparing blue perovskite light-emitting diodes
Jianxun Lu, Zhanhua Wei
J. Semicond. 2020, 41(5): 051203
doi: 10.1088/1674-4926/41/5/051203
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(来源:半导体学报2020年第5期—钙钛矿半导体光电材料与器件专刊
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