南京工大《JPCL》：原位制备钙钛矿纳米晶，用于深蓝色LED！

编辑推荐：在反溶剂处理的辅助下，通过旋转涂覆钙钛矿前驱体溶液可以方便地制备出深蓝色钙钛矿纳米晶。反溶剂的滴加时间会显著影响纳米晶的成核和生长，从而改变钙钛矿薄膜的结构。基于原位制备的钙钛矿型深蓝色发光二极管显示出良好的颜色稳定性。并为制备深蓝色钙钛矿LED提供了一种有效的途径。

钙钛矿型发光二极管（LED）在照明和显示领域的应用要求其具有高效、稳定的深蓝色发光特性。然而，由于混合卤化物钙钛矿的相偏析问题以及传统方法合成高质量单卤化物深蓝色钙钛矿纳米晶的困难，这一点很难实现。

来自南京工业大学等单位的研究人员展示了一种抗溶剂处理可以促进钙钛矿纳米晶的原位制备。LED器件在465 nm处有稳定的电致发光（EL）峰，峰值外量子效率和峰值电流效率分别为2.4%和2.5cd A⁻¹。这项工作为改变钙钛矿纳米晶的尺寸提供了一种简便易行的方法。相关论文以题目为“In Situ-Fabricated Perovskite Nanocrystals for Deep-Blue Light Emitting Diodes”发表在J. Phys. Chem. Lett.期刊上。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.0c03120

近年来，溶液处理金属卤化物钙钛矿型发光二极管在近红外、红绿三色方面取得了显著进展，其外量子效率（EQEs）超过20%。然而，钙钛矿型LED的蓝光发射性能较差，限制了其在全彩显示和白光照明中的应用。虽然蓝色钙钛矿LED的EQEs也达到了10%，但这些工作主要集中在天蓝区域，无法满足国家电视标准委员会（NTSC）的标准。

目前，实现蓝色钙钛矿LED的最常用策略是低维层状材料与溴和氯的混合。然而，混合卤化物钙钛矿的相偏析问题阻碍了器件性能的提高。例如，Vashishtha等人报告说，基于以丁基铵为间隔层的CsPb（Br/Cl）₃，发光二极管的电致发光（EL）峰值为465nm，但该器件存在严重的颜色不稳定性，在10分钟的连续操作期间，其转换为506nm。或者，Yuan等人报道了在465nm处EQE为2.6%的单卤化物层状钙钛矿LED。由于准二维层状钙钛矿是混合相，不同相之间的激子不完全转移也会导致器件在不同偏压下的颜色不稳定。

因此，单卤化物纳米晶钙钛矿由于具有高的光致发光量子效率（PLQE）和良好的光谱稳定性而被采用。然而，传统的钙钛矿纳米晶的合成方法需要许多长链有机配体才能达到小颗粒，从而使发射峰变为深蓝色（460−470 nm），Todorović等人通过掺杂Rb的CsPbR₃纳米晶体，在464 nm处出现了深蓝色钙钛矿LED，但EQE仅为0.11%。

纳米晶的原位合成为获得高质量的钙钛矿薄膜提供了一种简便易行的方法。通过直接在钙钛矿前驱体溶液中添加配体，赵和韩等人分别获得了用于近红外和绿色钙钛矿LED的原位制备钙钛矿纳米晶。此外，通过调节钙钛矿前驱体中有机配体的比例，Liu等人报道了基于不同尺寸的Cs_0.7FA_0.3PbR₃纳米晶嵌入准二维相的深蓝色到天蓝色钙钛矿LED，但在466 nm处的EL峰的器件的EQE仅为∼0.7%。在这项工作中，我们证明，通过控制抗溶剂的滴加时间，可以方便地调节原位制备的钙钛矿纳米晶的尺寸，从而得到高效且光谱稳定的深蓝色钙钛矿LED。(文：爱新觉罗星)

图1.钙钛矿纳米晶薄膜原位制备过程示意图。

图2.原位制备钙钛矿纳米晶薄膜。（a）纳米晶尺寸分布的TEM图像和统计。20 nm的比例尺。（b）钙钛矿薄膜的PL谱PEDOT:PSS/poly TPD/PVK基板。插图显示了一张用9秒的抗溶剂处理时间的薄膜的照片，薄膜由365纳米激光激发。

图3.阐述了不同滴加时间的抗溶剂对钙钛矿型纳米晶薄膜成核和生长机理的影响。

图4.不同抗溶剂滴加时间下3-FBBA基钙钛矿LED的光电特性。（a）设备架构。（b）电致发光光谱。（c）电流密度和亮度与驱动电压的关系。（d）EQE和电流效率与电流密度的关系。（e）65个器件的峰值EQE直方图。（f）不同偏压下9s器件的EL谱。插图显示了设备的照片。