面向未来光电集成的硅基全无机钙钛矿量子点异质结发光二极管

近期,南京大学电子学院徐骏教授课题组和南京师范大学化学与材料科学学院徐翔星教授课题组合作,制备了一种新型全无机钙钛矿量子点(IPQs)/p型硅异质结发光二极管,在交流偏压下的表现出稳定的发光性能。为发光领域传输层材料长久以来相矛盾的性能与器件稳定性,提供了有效的解决方案。研究人员把IPQs型CsPbX3(X = Br, I)材料用作发光层,以保证器件高的发光效率和稳定性;为减少水与空气等对该发光层材料性能的降低,而分别采用p型硅和ZnO作为空穴和电子传输层;结合传统的阳极材料Al和阴极材料ITO,制备发光器件。在大气环境和室温条件下测试得出,两种器件具有良好的整流特性,表明CsPbX3(X = Br, I)量子点与p型硅之间形成了稳定的pn结。进一步的光电性能测试表明,CsPbX3(X = Br, I)器件分别得到半峰宽为22 nm的绿光发射和半峰宽30 nm的红光发射,并且红光器件的开启电压低于绿光器件,仅为2.0 V,预示着器件较低的功耗。将钙钛矿量子点与具有成熟的制备与加工工艺的硅平台相结合来制备异质结光电器件,不仅有可能实现大面积的光电集成,而且还能拓宽钙钛矿型量子点的应用领域。

同时,该项工作通过研究方波交流偏压下的器件性能,发现在相同的偏压下,器件的发光强度有显著地提高,最高达到了直流偏压下的2.56倍;更重要的是交流偏压抑制了较高偏压下器件发光强度的衰减。这归因于:交流偏压能够降低界面处电荷积累产生的热效应,从而减少对器件的损害,提高发光亮度和器件稳定性。在交流偏置下工作的器件具有更好的性能表现为实现的高亮度和高稳定性的钙钛矿量子点发光器件提供了可能,同时,也有利于降低器件功耗。

相关文章在线发表在Advanced Optical Materials (DOI: 10.1002/adom.201700897)上。南京大学电子学院博士生刘婧婧为该文的第一作者。

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