吉林大学《JPCC》：效率提高到92%！高效钙钛矿型发光二极管 / 开普饭

编辑推荐：通过优化的CsPbI3纳米晶(NCS)作为发射层(EML)和ZnO/C60双层膜作为电子传输层(ETL)的协同效应，提高了钙钛矿型发光二极管(LED)的器件性能，使其光致发光量子产率(PL QY)从65%提高到92%。

C60由于其高的电子迁移率和极高的稳定性被认为是一种很有前途的电子传输材料，并在钙钛矿型太阳能电池中得到了广泛的应用。Liu等人采用ZnO@C60双层膜作为ETL，增强了钙钛矿型太阳电池的电荷提取，降低了漏电损耗和陷阱态密度，说明ZnO@C60双层膜是提高器件性能的一种很好的方法。

来自吉林大学等单位的研究人员同时将发射层优化和器件结构优化相结合，提高钙钛矿型LED的器件性能。相关论文以题目为“Double Electron Transport Layer and Optimized CsPbI₃Nanocrystal Emitter for Efficient Perovskite Light-Emitting Diodes”发表在Journal of Physical Chemistry C期刊上。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcc.0c08769

钙钛矿型发光材料具有高光致发光量子产率(PL QY)、高色纯度、带隙可调、色域宽、载流子迁移率高、载流子扩散长度长等特点。这些优异的光电性能使其广泛应用于光电子器件，包括太阳能电池、光电探测器、发光二极管(LED)和激光器。特别是全无机钙钛矿型CsPbX₃(X=Cl，Br，I)纳米晶体。基于CsPbX₃的LED的外量子效率(EQE)已经超过20%，这表明钙钛矿型LED在下一代显示器的应用中具有很强的竞争力。LED的EQE受EML材料和器件结构的影响。

为了获得更高效的LED，需要改进EML和器件结构。对于电发射层的优化，掺杂、表面钝化和表面配体工程是消除缺陷态从而改善其光致发光性能的好方法。对于器件结构优化，合适的传输层是很重要的。利用掺镁氧化锌(ZnMgO)作为氧化锌ETL和量子点层之间的过渡层，减少了电子注入，抑制了激子猝灭，从而提高了器件的EL性能。最近，C60因其高电子迁移率和极高的稳定性而被认为是一种很有前途的电子传输材料，并被广泛应用于钙钛矿太阳能电池中。

图1。(A)原始的和优化的CsPbI₃NCS溶解在甲苯中的吸收和光致发光(365nm光激发波长)光谱的比较。(B)原始的和优化的CsPbI3NCS的PLQY值。(C)原始和优化的CsPbI3 NCS的TRPL衰减曲线。(D)未处理和优化的CsPbI₃纳米薄膜的XRD图谱。(E)原始CsPbI₃ NCS和(F)优化CsPbI₃NCS的TEM图像，其相应的尺寸分布直方图显示在插图中。

图2。(A)ZnO/C60双层发光二极管的器件结构。(B)沉积在ITO玻璃衬底上的ZnO、C60和ZnO/C60薄膜的UPS谱。(C)沉积在ITO玻璃衬底上的ZnO、C60和ZnO/C60薄膜的带隙切线图。(D)LED器件结构的总体能级图。通过UPS和光吸收测量确定了ZnO和ZnO/C60能级。(E)ZnO基器件中的电荷积累。(F)ZnO/C60基器件中的电荷分离。

图3。不同C60浓度钙钛矿LED的器件性能。（a）亮度与驱动电压的关系。（b）电流密度与驱动电压的关系。（c）EQE与电流密度的关系。（d）电流密度是纯电子和纯空穴器件偏压的函数。

图4.不同TCTA厚度的钙钛矿型LED的器件性能。(A)亮度与驱动电压的关系。(B)电流密度与驱动电压的关系。(C)EQE与电流密度的关系。(D)器件EL(在5V电压下)和PL光谱。

C60的引入不仅优化了器件的能级结构，使电荷注入和输运更加平衡，而且使ZnO薄膜和钙钛矿型NCS的表面更加光滑。最终实现了最大外量子效率为10.7%，最大亮度为1377cdm⁻²的优质器件。（文：爱新觉罗星）

吉林大学《JPCC》：效率提高到92%！高效钙钛矿型发光二极管

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