澳门大学邢贵川课题组AOM：基于准二维与纳米晶混合相的深蓝光钙钛矿发光二极管
摘要：澳门大学邢贵川课题组在准二维钙钛矿中引入乙二胺双胺基团与钠离子，具有更强位阻效应的双胺基团诱导了强量子限制效应的纳米晶生成，而钠离子进一步减小了纳米晶尺寸，基于双胺基团与钠离子的协同作用，制备出具有准二维与纳米晶混合相的深蓝光钙钛矿发光二极管。
关键词：Advanced Optical Materials, 准二维钙钛矿, 发光二极管, 深蓝光, 纳米晶
蓝光发光二极管是固态照明和全彩色显示技术中不可缺少的核心部分，而深蓝光发光二极管又是实现宽色域显示和高显色性照明的关键。根据（美国）国家电视标准委员会(National Television Standards Committee，NTSC)的标准，稳定、高效和色纯度高的深蓝光电致发光(EL)是新一代显示技术的必要条件。然而，这一要求无论是对有机发光二极管(OLED)、量子点发光二极管(QLED)以及最近出现的金属卤化物钙钛矿发光二极管(PeLED)而言都是巨大的挑战。对于钙钛矿发光二极管而言，从绿光到近红外等光色的发光二极管的发展较为迅猛，最大EQE均已突破20%，尽管蓝光钙钛矿发光二极管的EQE也已经突破了10%，但这部分的工作主要集中在天蓝光，对于发光在CIEy＜0.10范围内的深蓝光钙钛矿发光二极管，性能需要进一步突破。
最近，澳门大学邢贵川教授课题组通过双胺基团与钠离子的协同作用，制备出具有准二维与纳米晶混合相的深蓝光钙钛矿发光二极管。向三维钙钛矿中引入长链或大尺寸有机阳离子阻隔钙钛矿晶体生长，可以形成具有不同金属卤化物八面体层数（n）的准二维钙钛矿。然而，由于准二维钙钛矿的能量漏斗效应，制备深蓝光准二维钙钛矿需要对成相进行精准的调控，基于此，澳门大学邢贵川教授课题组通向准二维钙钛矿中引入了具有更强位阻效应的乙二胺双胺基团（EDA2+），相比于仅有一个胺基的苯乙基胺（PEA+），这种双胺基团在钙钛矿结晶过程中对结晶位点具有更强阻隔效应，从而诱导了小尺寸纳米晶的形成，进一步引入的钠离子可以有效减小纳米晶尺寸。制备的钙钛矿薄膜具有准二维与纳米晶混合相，其中的小尺寸纳米晶具有很强的量子限制效应，从而拓宽了钙钛矿材料的带隙宽度，实现深蓝光发射。
图1. 乙二胺双胺基团与钠离子对准二维钙钛矿的结晶调控 (a) 未添加EDACl2、添加EDACl2和添加EDACl2 + NaBr的准二维钙钛矿薄膜的HRTEM图像 (b，c)钙钛矿纳米晶尺寸分布统计；(d) PEA+和EDA2+分别与PbX6八面体配位的示意图。
基于上述结果制备了钙钛矿发光二极管，添加了双胺基团以及双胺基团+钠离子的钙钛矿发光二极管分别在468nm和461nm处具有稳定的深蓝光发射，并分别获得了1.7%和1.1%的最大外量子效率。所制备的钙钛矿发光二极管在6.2V的高偏压下没有明显的光谱偏移，这得益于双胺基团与钠离子对准二维钙钛矿的缺陷钝化。研究者认为，此项研究展示了双胺基团对准二维钙钛矿结晶过程的影响，为制备高效率深蓝光准二维钙钛矿发光二极管提供了可行的思路。
图2. 准二维钙钛矿器件性能 (a) 器件结构及材料能级 (b)电流密度-电压特性；(c) 亮度-电压特性(d)电流效率-电压特性；(e)外量子效率-电压特性；(f)最高外量子效率对应电压下的电致发光光谱；(g-h)不同工作电压下的电致发光光谱。
相关工作以“Deep-Blue Light-Emitting Diodes Constructed with Perovskite Quasi-2D and Nanocrystal Mixtures”为题，发表在Advanced Optical Materials (DOI: 10.1002/adom.202201112)上，文章第一作者为澳门大学博士研究生庞培元，共同第一作者为华南理工大学研究生邢朝晖，通讯作者为澳门大学邢贵川教授，共同通讯作者为澳门大学陈石教授以及华南理工大学陈江山教授。
WILEY
论文信息：
Deep-Blue Light-Emitting Diodes Constructed with Perovskite Quasi-2D and Nanocrystal Mixtures
Peiyuan Pang, Zhaohui Xing, Junmin Xia, Bingzhe Wang, Zhipeng Zhang, Jia Guo, Tanghao Liu, Bingchen He, Jiangshan Chen*, Shi Chen* and Guichuan Xing*
Advanced Optical Materials
DOI: 10.1002/adom.202201112
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Advanced
Optical
Materials
期刊简介
Advanced Optical Materials创刊于2013年，是一本报道材料科学领域与光-物质相互作用相关的突破性研究的跨学科国际期刊。其收录论文的研究领域包括光子学、等离激元光子学、超材料等。2021年影响因子为10.05。
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