電子科大在高亮度鈣鈦礦型LED研究方面取得突破性進展

儘管基於新興鈣鈦礦奈米晶體（PENCs）的發光二極體（LED）發展迅速，但由於PENCs使用的絕緣長鏈配體，實現整合高效和高亮度的器件仍然具有挑戰性。

在此，電子科技大學等單位的研究人員開發了高發光和穩定的甲脒溴化鉛PENCs，用合理設計的2-萘磺酸（NSA）短芳香配體封端，用於LED。與常用的油酸配體相比，NSA分子不僅在純化過程中保持了PENS的表面性質，而且顯著改善了組裝發射層的電效能，確保了器件中有效的電荷注入/傳輸。由此產生的最佳LED的電致發光顯示出67115 cd cm-2的高亮度和19。2%的峰值外部量子效率。

相關論文以題目為“High-Brightness Perovskite Light-Emitting Diodes Based on FAPbBr3 Nanocrystals with Rationally Designed Aromatic Ligands”發表在ACS Energy Letters期刊上。

金屬鹵化物鈣鈦礦型奈米晶（PENCs）最近成為低成本、高效能發光二極體（LED）的候選材料。由於其獨特的高缺陷容限特性，在溫和的合成條件下可以獲得具有近單位發光量子產率（PLQY）的高質量PENCs。此外，PENCs的光發射在整個可見光譜中表現出寬可調性和窄發射線寬，導致超寬色域覆蓋約100%。使其成為高解析度顯示器應用的最佳候選產品。

在過去幾年中，隨著對PENCs材料合成和表面鈍化的廣泛研究，相關LED的外部量子效率（EQE）已從約0。1%快速提高到大於20%的高值，與商業發光技術相當。儘管在實現基於PENS的高效LED方面取得了令人印象深刻的進展，但大多數最先進的裝置幾乎沒有系統整合的高EQE和高亮度。這主要受到器件中電荷注入/傳輸不良的限制，這源於PENCs常用的長鏈有機配體的絕緣性質。

為了調節PENCs的表面性質，除了常用的長鏈油胺和油酸（OA）之外，還探索了一系列替代配體，並開發了許多有用的合成後配體管理策略。然而，由於鈣鈦礦的高度動態配體結合和離子晶體結構，PENCs的表面性質和結構完整性在膠體合成和後處理期間對周圍的化學環境非常敏感，這使得實現PENCs的合理配體工程極具挑戰性。因此，能夠維持PENCs的高發光效率和優異膠體穩定性，同時確保產生的發射層的有效電效能的適當表面配體，對於相關LED的未來效能改進至關重要。

在這項工作中，作者報道了基於純綠色發射溴化甲脒鉛（FAPbBr3）的高亮度高效LED，揭示了在使用含NSA溶劑的簡易純化過程中，有效的配體交換和/或PENS補償，從而提高了膠體溶液的穩定性和高PLQYs。此外，NSA PECs的組裝發射層顯示出良好的電荷傳輸特性，可能源於NSA分子誘導的PECs的強耦合。透過將最佳化的NSA FAPbBr3發射器嵌入完整的LED中，器件顯示出532 nm處的綠色電致發光（EL）峰值，半高寬（fwhm）約為21 nm，對應於國際照明委員會（CIE）座標（0。19，0。77），的綠色原色。（文：愛新覺羅星）