亮度最高之一！高效率颜色稳定的蓝色PeLED取得重要进展

编辑推荐：作者经优化后的蓝色PeLED的最大外量子效率为1.66%，发射峰值为484 nm，半高宽为18 nm，CIE坐标为(0.08，0.21)。获得的最大亮度为9243cdm−2，是高效率、颜色稳定的蓝色PeLED中亮度最高的器件之一。

红色和绿色钙钛矿型发光二极管(PeLED)已经取得了实质性进展。然而，与绿色和红色发光二极管相比，蓝色发光二极管在发光效率和亮度方面仍然较差。来自广州大学、中国科学技术大学和中国科学院长春应化所等单位的研究人员以钙钛矿型多晶材料为基础，以3DRb-Cs合金为支架，制备了同时具有高亮度和高颜色稳定性的高效蓝色发光二极管。异丙醇抗溶剂处理和RbCl修饰PEDOT：PSS/蓝色钙钛矿界面的协同作用有效地提高了蓝色多晶3D钙钛矿薄膜的光致发光性能和最终的电致发光性能。相关论文以题目为“Bright and Color-Stable Blue-Light-Emitting Diodes based on Three Dimensional Perovskite Polycrystalline Films via Morphology and Interface Engineering”发表在The Journal of Physical Chemistry Letters期刊上。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.9b03714

由于金属卤化物钙钛矿材料具有潜在的低成本、湿式加工能力、高颜色纯度等优点，钙钛矿型发光二极管受到了全世界的关注。通过成分调节和界面工程的方法在绿色和红色发光二极管方面取得了重大突破。到目前为止，蓝色发光二极管仍然面临着巨大的挑战，如外量子效率低，低亮度。蓝光PLED同时实现了高发光效率、高亮度以及优异的颜色稳定性，这方面的报道还很少见。

本文主要研究了蓝光PLED的发光特性和光致发光(PL)/电致发光(EL)光谱特性，并提出了一种新的高发光效率、高亮度和高颜色稳定性的蓝光PLED材料。一般说来，已经提出了两种方法来构建蓝色钙钛矿发光器件。第一种是通过增加ABX₃型钙钛矿结构的“X位”中Cl-−的含量来降低光谱的色移。不幸的是，由于卤化物迁移引起的相分离，这些“混合卤化物”钙钛矿在焦耳加热或电压驱动下普遍存在严重的色移。事实上，在三维钙钛矿型发光材料上制备了EQEs大于20%的高效绿色近红外PeLED。3D钙钛矿型薄膜具有优异的电荷传输能力，有助于实现高效的电荷注入和传输。可以认为，如果相位不稳定性和各种缺陷态钝化良好，3D钙钛矿结构可以用来制作高性能的蓝色PeLED。

最近，利用“A位”阳离子组成的工程方法制备了蓝色的3D钙钛矿和颜色稳定的蓝色−。在CsPbBr3基钙钛矿的“A位”中引入了Rb等13种外来元素，形成了Rb-PbBr3-Cs合金化的3D钙钛矿，有效地加宽了带隙。然而，与当前的2D钙钛矿型蓝色PeLED相比，相应的颜色稳定的蓝色PeLED的发光效率和亮度较低。（文：爱新觉罗星）

图1.在玻璃/ITO/PEDOT：PSS层上制备的蓝色钙钛矿型薄膜的顶视图扫描电镜图像(a−c)、X射线衍射图谱(D)和归一化荧光光谱(E)，这些薄膜在不同的工艺条件下制备，包括没有或带有iPA处理，以及同时进行RbCl表面改性和iPA处理的蓝色钙钛矿型薄膜的顶视扫描电镜图像(AITc)、X射线衍射图谱(D)和归一化荧光光谱(E)。

图2.在石英/PEDOT：PSS层上制备的蓝色钙钛矿薄膜的瞬态PL衰减谱(A)和fs-TA谱(b−d)。

图3.器件配置(A)和蓝色PeLED器件结构的横截面扫描电镜图像(B)。用不同方法制备的蓝色−发光二极管的J-−-L-−-V曲线(C)、EqE-EQE-J曲线(D)、EL光谱(E)和CIE1931坐标(F)。

图4.不同方法制备的蓝色PeLED在不同驱动电压(A)和工作时间(B)下的电致发光光谱。