盡管基于新興鈣鈦礦納米晶體（PENCs）的發(fā)光二極管（LED）發(fā)展迅速，但由于PENCs使用的絕緣長(zhǎng)鏈配體，實(shí)現(xiàn)集成高效和高亮度的器件仍然具有挑戰(zhàn)性。

在此，電子科技大學(xué)等單位的研究人員開發(fā)了高發(fā)光和穩(wěn)定的甲脒溴化鉛PENCs，用合理設(shè)計(jì)的2-萘磺酸（NSA）短芳香配體封端，用于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(zhì)，而且顯著改善了組裝發(fā)射層的電性能，確保了器件中有效的電荷注入/傳輸。由此產(chǎn)生的最佳LED的電致發(fā)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(guān)論文以題目為“High-Brightness Perovskite Light-Emitting Diodes Based on FAPbBr3 Nanocrystals with Rationally Designed Aromatic Ligands”發(fā)表在ACS Energy Letters期刊上。

金屬鹵化物鈣鈦礦型納米晶（PENCs）最近成為低成本、高性能發(fā)光二極管（LED）的候選材料。由于其獨(dú)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(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）的高質(zhì)量PENCs。此外，PENCs的光發(fā)射在整個(gè)可見光譜中表現(xiàn)出寬可調(diào)性和窄發(fā)射線寬，導(dǎo)致超寬色域覆蓋約100%.使其成為高分辨率顯示器應(yīng)用的最佳候選產(chǎn)品。

在過去幾年中，隨著對(duì)PENCs材料合成和表面鈍化的廣泛研究，相關(guān)LED的外部量子效率（EQE）已從約0.1%快速提高到大于20%的高值，與商業(yè)發(fā)光技術(shù)相當(dāng)。盡管在實(shí)現(xiàn)基于PENS的高效LED方面取得了令人印象深刻的進(jìn)展，但大多數(shù)最先進(jìn)的設(shè)備幾乎沒有系統(tǒng)集成的高EQE和高亮度。這主要受到器件中電荷注入/傳輸不良的限制，這源于PENCs常用的長(zhǎng)鏈有機(jī)配體的絕緣性質(zhì)。

為了調(diào)節(jié)PENCs的表面性質(zhì)，除了常用的長(zhǎng)鏈油胺和油酸（OA）之外，還探索了一系列替代配體，并開發(fā)了許多有用的合成后配體管理策略。然而，由于鈣鈦礦的高度動(dòng)態(tài)配體結(jié)合和離子晶體結(jié)構(gòu)，PENCs的表面性質(zhì)和結(jié)構(gòu)完整性在膠體合成和后處理期間對(duì)周圍的化學(xué)環(huán)境非常敏感，這使得實(shí)現(xiàn)PENCs的合理配體工程極具挑戰(zhàn)性。因此，能夠維持PENCs的高發(fā)光效率和優(yōu)異膠體穩(wěn)定性，同時(shí)確保產(chǎn)生的發(fā)射層的有效電性能的適當(dāng)表面配體，對(duì)于相關(guān)LED的未來(lái)性能改進(jìn)至關(guān)重要。

在這項(xiàng)工作中，作者報(bào)道了基于純綠色發(fā)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(jiǎn)易純化過程中，有效的配體交換和/或PENS補(bǔ)償，從而提高了膠體溶液的穩(wěn)定性和高PLQYs。此外，NSA PECs的組裝發(fā)射層顯示出良好的電荷傳輸特性，可能源于NSA分子誘導(dǎo)的PECs的強(qiáng)耦合。通過將優(yōu)化的NSA FAPbBr3發(fā)射器嵌入完整的LED中，器件顯示出532 nm處的綠色電致發(fā)光（EL）峰值，半高寬（fwhm）約為21 nm，對(duì)應(yīng)于國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）坐標(biāo)（0.19,0.77），的綠色原色。（文：愛新覺羅星）

圖1 材料合成與表征

圖2 PENCs的配體結(jié)合特性

圖3 單載流子器件特性

圖4 基于FAPbBr3鈣鈦礦納米晶的LED

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