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中科院与中国科技大学研究人员通过缺陷钝化助力开发高效准二维PeLEDs

2022-05-05    

西青照明资讯网报道

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导语: 准二维钙钛矿发光二极管(PeLEDs)在实际工作过程中,发射热猝灭现象普遍存在,导致发光效率严重下降。然而,这一问题往往被忽视,研究也很少,热淬灭的根本原因至今尚未完全揭示。

  准二维钙钛矿发光二极管(PeLEDs)在实际工作过程中,发射热猝灭现象普遍存在,导致发光效率严重下降。然而,这一问题往往被忽视,研究也很少,热淬灭的根本原因至今尚未完全揭示。

  在这里,来自中国科学院长春应用化学研究所和中国科技大学的研究人员开发了一种钝化策略以研究和抑制热猝灭。该试剂可以有效钝化膜表面和本体的配位不饱和Pb2+缺陷,而不影响钙钛矿结晶,这有助于更真实地证明缺陷在热淬灭中的重要作用。结果揭示了缺陷促进的激子-声子耦合是加强猝灭的根本原因。最终,具有缺陷钝化的PeLEDs实现了超过22%的外部量子效率(EQE),在室温下的运行寿命增加了一倍,并且在85°C下可以维持约85%的初始EQE,远高于控制器件的17%。这些发现为制作照明和显示器的实用PeLEDs提供了重要依据。相关论文以题目为“Suppressing thermal quenching via defect passivation for efficient quasi-2D perovskite light-emitting diodes”发表在Light: Science & Applications 期刊上。

  论文链接:https://www.nature.com/articles/s41377-022-00761-4

  卤化铅钙钛矿由于其制备简单、缺陷容限高和优异的光电性能,在光子和光电子应用方面取得了迅速的进展。降维的准二维(准2D)钙钛矿可以构造多个量子阱,从而提高激子结合能,使光致发光量子产率(PLQYs)接近100%。准二维钙钛矿的发射行为由其独特的复合动力学决定。

  本文讨论了准二维钙钛矿结构中单重态和三重态激子的管理,这对设计高效PeLEDs和激光增益介质至关重要。得益于与典型光学微腔的良好匹配,光反馈可以提供给钙钛矿类2D发射器,作者的团队首次实现了稳定的室温(RT)连续光诱导钙钛矿激光器。同时,基于准2D钙钛矿的大量工作已经开展,以改善PeLEDs的性能,获得了高效的绿色和红色器件,外部量子效率(EQE)超过20%,蓝色PeLEDs超过10%。高效的准二维钙钛矿发光体可以通过简单的一步溶液处理制备,具有可调的机械特性,并且在低成本、灵活的照明和显示方面显示出巨大的潜力。

  然而,作为发射体的准二维钙钛矿通常存在一个容易被忽略的热猝灭问题。实际上,在设备运行过程中,发热是一个不可避免的因素。据报道,有机-无机杂化钙钛矿的导热系数非常低,这与一些典型的有机半导体类似。在实际应用中,由于电场中的焦耳热,电致发光器件的结温可以达到85°C甚至更高。因此,有必要改善器件有源区的散热,抑制钙钛矿发射体本身的热猝灭。(文:爱新觉罗星)


图1发射热淬灭


图2准2D钙钛矿薄膜中缺陷钝化的方法和机制


图3.钝化对准2D钙钛矿热猝灭特性的影响

编辑:严志祥

来源:材料科学与工程

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