肖正国课题组 | 混合Sn-Pb钙钛矿近红外发光二极管新进展

近期，中国科学技术大学肖正国教授课题组，济南大学曹丙强教授课题组，以及国家纳米科学中心丁黎明教授课题组合作，在混合锡（Sn）-铅（Pb）钙钛矿近红外发光二极管（NIR-LEDs）的研究中取得进展。研究人员通过掺杂适量碱金属离子释放Sn-Pb混合钙钛矿中的应力并钝化缺陷，所制备的NIR-LEDs的外量子效率（EQE）达到9.6%。相关成果以“Alkalis-doping of Mixed Tin-lead Perovskites for Efficient Near-infrared Light-emitting Diodes”为题发表在Science Bulletin上。

      发射波长在800~1000 nm的近红外光源在生物成像、医疗、虹膜识别、光通信等领域有着广泛的应用。传统的基于III-V族半导体的NIR-LEDs制备工艺复杂，价格较贵。可溶液法制备的基于有机半导体和量子点的NIR-LEDs目前仍存在许多问题，最高EQE仅为4%与8%左右。混合Sn-Pb钙钛矿具有成本低廉，及在近红外光波段波长连续可调的优势。然而，Sn²⁺和Pb²⁺离子半径的差异会导致薄膜内部产生应力和缺陷，光电特性变差。

       为此，研究人员通过掺杂离子半径较小的碱金属阳离子（Cs⁺，Rb⁺，K⁺）来释放Sn-Pb钙钛矿中的应力，并钝化缺陷。研究结果表明，K⁺掺杂后，薄膜结晶性明显提高，缺陷浓度降低。基于K⁺掺杂的Sn-Pb混合钙钛矿薄膜制备的NIR-LEDs的EQE达到9.6%，是目前Sn-Pb混合钙钛矿LED的最高值。研究人员还通过调节Sn的比例，获得了发射波长在868~917 nm区间连续可调的高效率NIR-LEDs。

文章信息

Huanqin Yu, Wenjing,Chen, Zhibin Fang, Liming Ding, Bingqiang Cao, Zhengguo Xiao. Alkalis-doping of mixed tin-lead perovskites for efficient near-infrared light-emitting diodes. Science Bulletin, 2021. 

https://doi.org/10.1016/j.scib.2021.07.021

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