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郑州大学宋继中教授AM:蓝光钙钛矿QLEDs新突破
日期:2024-04-24   [复制链接]
责任编辑:simaran_sxj 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
金属卤化物钙钛矿量子点发光二极管(QLEDs)在新一代照明和显示领域极具应用前景。目前,绿光和红光钙钛矿QLEDs的外量子效率(EQE)已经超过26%,但是蓝光钙钛矿QLEDs的性能远落后于绿光和红光钙钛矿QLEDs。蓝光钙钛矿QLEDs器件性能不佳的主要原因在于:①蓝光钙钛矿QDs表面未配位Pb形成的缺陷会带来严重的非辐射复合,阻碍了器件高效率的实现;②蓝光钙钛矿QDs深的价带会在QDs和空穴传输层(HTLs)之间形成大的空穴注入势垒,导致QDs层中载流子注入不平衡,进而降低QLEDs的效率。因此,为了实现蓝光QLEDs中高效的激子辐射复合,迫切需要开发能够同时钝化蓝光QDs缺陷和优化器件载流子注入平衡的策略。

鉴于此,郑州大学宋继中等结合CsPbCl3-xBrx QDs的表面钝化和器件结构的合理设计,构筑了发射光谱为490 nm的高效QLEDs,最高外量子效率(EQE)达23.5%(图1),这是目前蓝光钙钛矿LEDs领域中报道的最高值。在QD材料钝化方面,通过引入三氟羧酸根(TFA-)来调控QDs的表面态,发现TFA-能够与CsPbCl3-xBrx QDs表面未配位的Pb产生强的相互作用(图2)。钝化后,蓝光QDs表现出高效的激子辐射复合行为(图3),其薄膜的光致发光效率(PLQY)达84%,远高于钝化前QD薄膜的43%。此外,钝化后的蓝光QDs具有更浅的价带,为高效QLEDs的构筑提供了更有利的空穴注入通道。在器件结构设计方面,通过在聚[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-共-(4,4′-(N-(4-仲丁基苯基)二苯胺)](TFB)中引入小分子三(4-咔唑-9-基苯基)胺(TCTa),提出混合型空穴传输层(M-HTL)的设计思想,以提升空穴注入效率和传输能力(见图4);相比纯的TFB空穴传输层,M-HTL显著提升了器件的空穴注入能力和平衡了器件的载流子输运。更重要的是,我们发现,M-HTL展现出更优异的成膜性,显著抑制了器件中的载流子泄漏(图5),也为高效QLEDs的实现打下了基础。

基于上述调控,实现了蓝光CsPbCl3-xBrx QDs的高效复合,其QLEDs的EQE超过了23%,大大推动了钙钛矿QD显示的商业化进程。

该研究工作,以“Boosting External Quantum Efficiency of Blue Perovskite QLEDs Exceeding 23% by Trifluoroacetate Passivation and Mixed Hole Transportation Design”为题在线发表于《Advanced Materials》上(Nong et al, Advanced Materials (2024), https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202402325)。



图1 高效的蓝光钙钛矿QLEDs.



图2 CsPbCl3-xBrx QDs的TFA−钝化.



图3 TFA−钝化CsPbCl3-xBrx QDs的复合行为.



图4 M-HTL改善QLEDs的复合行为.



图5 M-HTL抑制QLEDs中的激子泄露. 

原标题:郑州大学宋继中教授AM:蓝光钙钛矿QLEDs新突破
 
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来源:知光谷
 
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