金属卤化物钙钛矿LED具有良好的导电性,在较低电压下能够实现很高的发光亮度,是下一代节能照明的理想之选。目前,红光和绿光钙钛矿LED的效率都很高,但是白光照明中必不可少的天蓝光/蓝光钙钛矿LED的效率比较低,这主要是因为天蓝光/蓝光钙钛矿薄膜的结晶过程更难控制,造成薄膜质量比较差。目前,还没有大面积的天蓝光钙钛矿LED的相关报道。
图1,刮涂过饱和溶液的结晶示意图(a),以及钙钛矿薄膜的AFM图(b)。小面积PeLED器件(0.04 cm2)的JV及EQE曲线(c),EL谱图及CIE图(d)。e,大面积钙钛矿薄膜的PL照片。f,大面积PeLED器件(28 cm2)工作时的照片。
肖正国课题组在刮涂制备大面积、高效率红光钙钛矿LED的工作基础上(Nat. Commun.12, 147, 2021),调整钙钛矿的组分为CsPb(Br0.84Cl0.16)3,并加入额外的卤化胺添加剂来限制钙钛矿晶粒的生长并钝化缺陷,实现天蓝光发射。同时,用DMF部分代替DMSO得到更易挥发的、过饱和的钙钛矿前驱体溶液,在刮涂过程中,钙钛矿晶核会从过饱和溶液的内部直接析出,这能有效地增加晶核密度并缩短晶核生长的过程,从而制备出均匀致密、小晶粒的钙钛矿薄膜,如图1a, b所示。刮涂法制备出来的天蓝光钙钛矿LED的外量子效率达到10.3%,EL峰位为489 nm,色坐标为(0.071, 0.294)。同时,大面积钙钛矿LED(28 cm2)的发光均匀性和亮度都很好。
中国科学技术大学物理系肖正国教授为该论文的通讯作者,物理系博士研究生储胜龙为该论文的第一作者。本项研究得到国家自然科学基金委、中科大人才团队项目以及中央高校基本科研业务费专项资金的资助。
论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202108939
(来源:中国科学技术大学物理学院、中科院强耦合量子材料物理重点实验室、科研部)