吉大《Nano Letters》：原子级纳米团簇的空穴传输界面工程助力高效蓝光PeLED

空穴传输层（HTL）的性质在决定钙钛矿发光器件（PeLED）的光电性能方面起着至关重要的作用，因为它们在载流子注入和电荷传输中的控制能力。然而，当前HTL与高空穴迁移率同时存在深最高占据分子（HOMO）能级，特别是对高迁移率的要求限制了高效率蓝光（460–495 nm范围）PeLED。

在这方面，吉林大学的研究人员采用传统的PVK HTL材料中引入原子级别精密金属纳米簇（NCs）[Ag₆PL₆]，以实现显著的HOMO能级（从−5.8 eV到-5.94 eV）和空穴迁移率（从2.5×10−5到2.34×10−4 cm2 V−1 s−1）的超高剪裁，从而实现了在HTL和发射层之间的空穴的能带注入和增强的空穴传输能力。因此，PeLED显示出外部量子（EQE）为12.02%，大约是对比器件的1.3倍，提供了一种简单而有效的添加策略来解决蓝色PELED HTL难题，这为制造高纯度的PELED铺平了道路。相关论文以题目为“Engineering of Hole Transporting Interface by Incorporating the Atomic-Precision Ag6 Nanoclusters for High-Efficiency Blue Perovskite Light-Emitting Diodes”发表在Nano Letters期刊上。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.3c00068

钙钛矿型发光器件（PeLED）中空穴传输层（HTL）的性能通过影响载流子电荷传输和注入，在决定光电性能方面起着关键作用。关于HTL，它们可以大致分为三种：

• 无机材料由于其低成本、高载流子迁移率和良好的光学透明度，是PeLED最常用的HTL。然而，无机材料的制造通常需要高温和高真空工艺，这阻碍了它们在大面积器件中的应用；
• 同时，在有机LED（OLED）中广泛使用的有机材料也被很好地用作PELED的HTL。相反，基于有机材料的HTL能够通过室温下的溶液处理来制造器件。然而，有机小分子的低玻璃化转变温度使其很难具有很高的薄膜质量；
• 与上述两种HTL材料相比，有机聚合物也是HTL的潜在候选材料，因为它们在有机溶剂中的溶解度更好，适用于旋涂工艺。

然而，PVK的HOMO不够深，无法接近钙钛矿发射层（EML）的价带最大值（VBM），导致空穴注入的势垒以及界面处的实质性非辐射复合。此外，PVK的空穴迁移率相当小，这限制了空穴传输。因此，非常希望掺杂HTL材料以调节空穴传输和注入。为了解决这些问题，已经开发了许多添加剂材料来改善HTL的性能，例如添加小分子和无机材料。尽管小分子可以很好地增强HTL的空穴注入，但它们与钙钛矿的相容性较差，导电性也较低。此外，具有高空穴迁移率的无机材料无法调节HTL的能级排列。无机材料在有机溶剂中的溶解度较低也会导致HTL质量较差，这阻碍了其进一步发展。因此，迫切需要开发能够同时调节能级排列和增强载流子转移迁移率的添加剂，以改善蓝色PeLED的HTL性能。

本文中作者采用了[Ag₆PL₆]的Ag纳米簇作为添加剂，以优化PVK的空穴传输层，Ag6 NCs的调制实现了PVK的空穴迁移率9.1倍左右的增强，这平衡载流子传输实现了高器件性能。（文：爱新觉罗星）

图1常用聚合物的能级（a）、CB中Ag6 NCs的吸收强度曲线（b）、Ag6 NCs的UPS光谱（c）和在CB溶剂中掺杂不同含量的Ag6 NCs的PVK的吸收光谱（d）。

图2。 PVK和Ag6 NCs的分子结构、p-i-n平面器件结构的示意图和截面SEM图像（a）、钙钛矿的归一化PL和EL光谱（b）器件在从4 V增加到7 V的偏置电压下EL光谱的演变d）、控制装置的J-V-L曲线（d）和EQE-J曲线（e）以及最佳器件由20%的Ag6 NCs替代。

图3 HTL的UPS光谱（a）、材料的能量（b）、电容器类器件的电流-电压曲线（插图为器件的结构）（c）和单载流子器件的J-V曲线（d）。

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