南開大學袁明鑒研究員Nat. Commun.：高性能、大面積的準二維鈣鈦礦LED

kv1004 2年前 (2021-04-24) 2741瀏覽

【引言】

金屬鹵化物鈣鈦礦材料由于其優越的光電性能，被認為是最有希望應用于下一代發光二極管(LED)的材料之一。經過幾年的發展，鈣鈦礦LED(PeLED)的外量子效率(EQE)已經超過了20%。然而，非常高效的器件仍然局限于小型器件。大面積PeLED的性能通常會嚴重下降。盡管刮涂等新技術為大面積鈣鈦礦LED的制造提供了新的思路，但用這些方法制造的器件性能仍遠低于用旋涂法制成的器件。小的發光面積明顯阻礙了它們的商業化，特別是阻礙了它們在需要大的發光面積的顯示和固態照明中的應用。這個問題迫切需要解決。具有自組裝的多量子阱結構的準二維鈣鈦礦薄膜是鈣鈦礦的一個重要類別，由于其優異的光學性能，在小面積PeLED中取得了巨大的成功。單步溶液處理特性使準二維鈣鈦礦成為大面積器件的制造的理想候選材料。快速均勻的結晶是保證高質量準二維薄膜形成的前提條件，也是整個PeLED的制備過程中最重要的步驟。迄今為止，“反溶劑輔助”旋涂法被證明是制備高質量準二維薄膜的最有效方法。驗證“反溶劑輔助”方法的有效性、探索失效機理和尋求新的解決方案，是開發高性能、大面積的準二維PeLED的必要步驟。

【成果簡介】

研究人員研究了廣泛應用的活性膜制備方法的失效機理;并將其歸因于嚴重的相偏析。因此，他們引入L-正纈氨酸來構造具有低生成焓的COO -配位中間相。新的中間相改變了結晶路徑，從而抑制了相偏析。因此，他們獲得了性能優良的高質量大面積準二維鈣鈦礦薄膜。在此基礎上，他們進一步合理調整了薄膜的復合動力學。他們報道了一系列活性面積為9.0 cm²的高效綠色準二維PeLED。最高效的大面積PeLED的峰值EQE為16.4%。準二維PeLED的亮度高達9.1 × 10⁴ cd m^?2。上述成果以“High-performance large-area quasi-2D perovskite light-emitting diodes”為題發表于國際期刊Nat. Commun.?上，通訊作者為南開大學化學院先進能源材料化學教育部重點實驗室的袁明鑒研究員。

【圖文導讀】

圖1.“反溶劑輔助”法制成的大面積準二維鈣鈦礦薄膜的表征