Small:高效的准二维蓝光钙钛矿LED

近年来,有机无机杂化钙钛矿材料凭借其优异的光电特性(高外量子效率、半峰宽窄、发光纯度高、发光颜色易调节)已经在发光二极管(LED)领域引起了广泛关注。基于钙钛矿发光层的红光和绿光LED的电致发光外量子效率(EQE)已经超过20%,与目前商用化的OLED效率相当。然而,蓝光钙钛矿LED的EQE却只有10%左右,这大大限制了全色系钙钛矿LED显示的发展。低维度的钙钛矿材料具有很好的成膜性、高光致发光外量子效率和较好的环境稳定性,是制备高效蓝光钙钛矿LED的理想材料。此外,在p-i-n钙钛矿LED器件结构中,空穴传输层具有传输空穴和阻挡电子的作用,同时它对上层钙钛矿薄膜的溶液法制备也具有关键的影响。常用的空穴传输材料PEDOT:PSS是一种酸性的材料,会腐蚀ITO电极和钙钛矿活性层,造成钙钛矿LED效率低且稳定性差。

近日,南方科技大学材料系国家特聘专家徐保民教授团队合成开发了一种新型的中性聚电解质材料TB(MA),用它来替代传统的酸性PEDOT:PSS作为空穴传输层,成功制备出了高效的准二维蓝光钙钛矿LED。TB(MA)层具有很好的亲水性,与极性钙钛矿前驱体溶液具有很好地浸润性。这保证了钙钛矿晶体溶液法生长,成功制备出了完整且平整的高质量钙钛矿薄膜。此外,TB(MA)中的MA+官能团可以有效地的钝化钙钛矿薄膜表面的卤素空位缺陷,从而降低钙钛矿薄膜的表面缺陷浓度,促进电荷传输。基于TB(MA)空穴传输层的准二维钙钛矿薄膜的荧光量子效率(PLQY)达到了60.0%,最终,作者成功制备出了基于中性TB(MA)作为空穴传输层的高效蓝光准二维钙钛矿LED。相对于传统的酸性PEDOT:PSS,器件的电致发光EQE从7.8%提高到13.5%且工作稳定性显著提高。这是目前报道的准二维蓝光钙钛矿LED的最高效率。此外,作者还成功制备出了基于PEN-ITO柔性基板的柔性准二维蓝光钙钛矿LED,器件的EQE也达到了8.3%。这项工作将,极大地促进了准二维蓝光钙钛矿LED的商业化进程。

作者简介

刘延亮,南方科技大学材料科学与工程系徐保民教授课题组博士后,2019年博士毕业于韩国国立釜庆大学,研究方向为柔性钙钛矿光电功能器件(发光二极管和太阳能电池)。以第一作者在Nano Energy、Small、ACS AMI、Solar Energy 等国际知名SCI期刊上发表论文10篇。

张罗正,南方科技大学副研究员,先后毕业于清华大学和日本东京大学,主要从事有机光电器件的材料设计、器件机理研究,相关工作发表在Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Small Methods、Nano Energy、Journal of Materials Chemistry A等期刊中。

徐保民,南方科技大学材料科学与工程系讲席教授,国家特聘专家。徐保民课题组的研究方向为新型清洁能源材料和器件的研究,包括新型太阳能电池材料和器件的研究,:涵盖包括新型钙钛矿太阳能电池的性能改进、稳定性以及低成本卷到卷全印刷制备技术,;太阳能全光谱发电技术,太阳能光谱的精确分光和聚光,光伏发电和光热发电的协同和集成;高效率晶硅太阳能电池的低成本制备技术。以及化学能源材料和器件的新型制备技术,:主要是研究可充电电池和超级电容器的连续全印刷制备,以使这些可充电能源器件能够直接嵌入微芯片和可穿戴电子产品等。课题组已经在Energy & Environmental Science、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Small、Nano Energy等国际知名期刊发表高水平SCI论文超过100篇。

论文信息:

Water-Soluble Conjugated Polyelectrolyte Hole Transporting Layer for Efficient Sky-Blue Perovskite Light-Emitting Diodes

Yanliang Liu, Luozheng Zhang, Shi Chen, Chang Liu, Yaru Li, Jiawen Wu, Deng Wang, Zhengyan Jiang, Yan Li, Yang Li, Xingzhu Wang, Baomin Xu*

Small

DOI:10.1002/smll.202101477

原文链接:https://doi.org/10.1002/smll.202101477