【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，武漢紡織大學(xué)電子電氣學(xué)院先進(jìn)能源與未來顯示技術(shù)團(tuán)隊(duì)曹曉娟博士、姚方副教授等人在國(guó)際著名期刊《ACS Photonics》(中科院一區(qū)Top)上在線發(fā)表了題為“Hydrogen-Bond-Mediated Crystallization Kinetics Engineering for Efficient Blue Perovskite Light-Emitting Diodes”(氫鍵調(diào)控的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)實(shí)現(xiàn)高效藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光二極管)的研究成果(https://doi.org/10.1021/acsphotonics.5c01324)。武漢紡織大學(xué)為第一單位，武漢大學(xué)及廣西大學(xué)為合作單位，聯(lián)合培養(yǎng)研究生楊惠敏為論文的第一作者，方國(guó)家教授、莫小明副教授、姚方副教授和曹曉娟博士為論文的共同通訊作者。
鈣鈦礦材料因其低成本、溶液可加工性及優(yōu)異發(fā)光性能成為發(fā)光與顯示技術(shù)的新星。盡管目前綠光/紅光/近紅外鈣鈦礦發(fā)光二極管(PeLEDs)的外量子效率(EQE)已突破30%，但藍(lán)光PeLEDs的發(fā)光效率相對(duì)滯后。薄膜型低維鈣鈦礦通過有機(jī)間隔陽離子拓寬鈣鈦礦發(fā)光層帶隙，兼具量子阱構(gòu)筑與缺陷鈍化功能，然而面臨相分布不均導(dǎo)致發(fā)射譜展寬，缺陷態(tài)非輻射復(fù)合損失大的問題，且低n值相結(jié)晶機(jī)制不明，結(jié)晶動(dòng)力學(xué)難以調(diào)控。因此，亟需發(fā)展新的動(dòng)力學(xué)調(diào)控策略抑制低n相、優(yōu)化激子-光子轉(zhuǎn)換效率。
圖1. 鈣鈦礦薄膜相分布調(diào)控。
針對(duì)上述問題，團(tuán)隊(duì)提出了基于四苯基氯化膦(TPPCl)的添加劑工程，構(gòu)建準(zhǔn)二維混合鹵化物鈣鈦礦藍(lán)光LEDs。TPPCl通過氫鍵作用調(diào)控PEA?結(jié)晶動(dòng)力學(xué)，抑制低n相非輻射復(fù)合；其芳環(huán)與鈣鈦礦中鉛離子的相互作用可同步調(diào)制電子態(tài)密度。雙機(jī)制協(xié)同優(yōu)化低帶隙高發(fā)光準(zhǔn)二維相分布，使薄膜光致發(fā)光量子產(chǎn)率(PLQY)顯著提高，最終實(shí)現(xiàn)了發(fā)光波長(zhǎng)在485 nm附近、外量子效率(EQE)達(dá)21.2%的高性能穩(wěn)定藍(lán)光發(fā)射。
圖2. 鈣鈦礦LED器件結(jié)構(gòu)與性能。
先進(jìn)能源與未來顯示技術(shù)中心團(tuán)隊(duì)專注于與新能源科學(xué)與工程相關(guān)的新型半導(dǎo)體光電器件的設(shè)計(jì)、器件制備和應(yīng)用開發(fā)等相關(guān)課題研究。主要研究方向有新型薄膜太陽能電池、發(fā)光材料與照明顯示技術(shù)、光電探測(cè)與成像。
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