近日，鄭州大學物理工程學院在藍光鈣鈦礦QLEDs研究方向取得重要進展。研究成果以“Boosting External Quantum Efficiency of Blue Perovskite QLEDs Exceeding 23% by Trifluoroacetate Passivation and Mixed Hole Transportation Design”為題在線發(fā)表于《Advanced Materials》上。

論文的第一作者為物理工程學院22級博士研究生農(nóng)迎逸，通訊作者為宋繼中教授，鄭州大學物理學院為獨立通訊單位。

金屬鹵化物鈣鈦礦量子點發(fā)光二極管（QLEDs）在新一代照明和顯示領(lǐng)域極具應用前景。目前，綠光和紅光鈣鈦礦QLEDs的外量子效率（EQE）已經(jīng)超過25%，但是藍光鈣鈦礦QLEDs的性能遠落后于綠光和紅光鈣鈦礦QLEDs。

藍光鈣鈦礦QLEDs器件性能低的主要原因是：一方面，藍光鈣鈦礦QDs表面未配位Pb形成的缺陷會帶來嚴重的非輻射復合，阻礙了器件高效率的實現(xiàn)。另一方面，藍光鈣鈦礦QDs深的價帶會在QDs和空穴傳輸層（HTLs）之間形成大的空穴注入勢壘，從而導致QDs層中載流子注入不平衡，進而降低QLEDs的效率。

因此，為了實現(xiàn)藍光QLEDs中高效的激子輻射復合，迫切需要開發(fā)同時鈍化藍光QDs缺陷和優(yōu)化器件載流子注入平衡的策略。

圖1. 高效的藍光鈣鈦礦QLEDs

針對上述問題，物理工程學院量子點發(fā)光顯示材料與器件團隊結(jié)合CsPbCl3-xBrxQDs的表面鈍化和器件結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計，構(gòu)筑了發(fā)射光譜為490 nm的高效QLEDs，最高外量子效率（EQE）達23.5%，這也是目前藍光鈣鈦礦LEDs領(lǐng)域報道的最高EQE。

在QD材料鈍化方面，通過引入三氟羧酸根（TFA-）來調(diào)控QDs的表面態(tài)，發(fā)現(xiàn)TFA-能夠與CsPbCl3-xBrxQDs表面未配位的Pb產(chǎn)生強的相互作用。鈍化后，藍光QDs表現(xiàn)出高效的激子輻射復合行為和更淺的價帶（為高效QLEDs的構(gòu)筑提供了更有利的空穴注入通道）。

在器件結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，通過在聚[(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），提出混合型空穴傳輸層（M-HTL）的設(shè)計思想，以提升空穴注入效率和傳輸能力。

基于上述調(diào)控，實現(xiàn)了藍光CsPbCl3-xBrxQDs的高效復合，其QLEDs的EQE超過了23%，大大推動了鈣鈦礦QDs顯示的商業(yè)化進程。

該項工作得到了國家自然科學基金項目、中國博士后科學基金項目、河南省自然科學基金項目資助。（來源：鄭州大學物理工程學院）

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