Small Methods:纯溴基钙钛矿纳米片在蓝光发光二极管的应用展望

自2014年起,钙钛矿发光二极管(PeLED)获得了快速发展,在近红外、红光和绿光波段的外量子效率(EQE)相继迈进了20% 的大关。但是,混合卤素(溴和氯)钙钛矿难以避免的离子迁移问题制约了蓝光PeLED的发展。得益于可调谐的光学带隙,除了混合卤素钙钛矿,研究者发现纯溴基钙钛矿纳米片同样能实现蓝光发射。

基于此,澳门大学应用物理与材料研究院汤子康教授和邢贵川教授课题组系统地研究了纯溴蓝光钙钛矿纳米片的准二维结构和其独特的光学和物理特性。通过调节纳米片的厚度,其发光波长能够从绿光波段延伸至深蓝波段。与此同时,纯溴纳米片胶体溶液的制备和稳定性远远优于同波段的零维纯溴纳米晶;其激子结合能也从几十毫电子伏特提高到几百毫电子伏特,为实现高效的蓝光激子发射提供可能的途径。

虽然纯溴蓝光纳米片已经被证实通过钝化表面缺陷,内量子效率可以接近100%。但是,纳米片的大比表面积意味着需要更多的有机配体用于其表面缺陷的钝化。考虑到器件制备和器件效率,纯溴纳米片为高效蓝光PeLED的制备带来机遇的同时,也存在许多挑战。所以,本文着重介绍了如何通过表面修饰提升器件效率、如何在纳米片的稳定性以及内量子效率和电子注入和传输之间取得平衡。

相比于红光和绿光PeLED,蓝光更宽的光学带隙给电子和空穴的有效注入提出很大的挑战。更高的开启电压和运行电压意味着流明效率的降低和器件运行寿命的缩短。所以,抑制漏电流和降低开启电压对实现高效的蓝光PeLED尤为重要。在成膜方面除了普遍应用的旋涂法,针对二维材料的电荷输运特性,本文也提出了一些适用于纳米片的自组装成膜技术。对如何进一步提升纳米片PeLED的成膜性和导电性提供新思路。

此外,关于钙钛矿纳米片的载流子复合动力学以及钙钛矿发光器件之间物理联系的基础研究目前还少有报道。深入探究二维(准二维)纳米片发光器件相较于零维纳米晶器件存在哪些优势与劣势,相信会为进一步提高钙钛矿发光二极管的发光效率提供深刻的理论依据和更加明确的实验方向。