近日，鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院在藍(lán)光鈣鈦礦QLEDs研究方向取得重要進(jìn)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(xué)院22級(jí)博士研究生農(nóng)迎逸，通訊作者為宋繼中教授，鄭州大學(xué)物理學(xué)院為獨(dú)立通訊單位。
金屬鹵化物鈣鈦礦量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLEDs）在新一代照明和顯示領(lǐng)域極具應(yīng)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(lán)光鈣鈦礦QLEDs的性能遠(yuǎn)落后于綠光和紅光鈣鈦礦QLEDs。
藍(lán)光鈣鈦礦QLEDs器件性能低的主要原因是：一方面，藍(lán)光鈣鈦礦QDs表面未配位Pb形成的缺陷會(huì)帶來嚴(yán)重的非輻射復(fù)合，阻礙了器件高效率的實(shí)現(xiàn)。另一方面，藍(lán)光鈣鈦礦QDs深的價(jià)帶會(huì)在QDs和空穴傳輸層（HTLs）之間形成大的空穴注入勢(shì)壘，從而導(dǎo)致QDs層中載流子注入不平衡，進(jìn)而降低QLEDs的效率。
因此，為了實(shí)現(xiàn)藍(lán)光QLEDs中高效的激子輻射復(fù)合，迫切需要開發(fā)同時(shí)鈍化藍(lán)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(lán)光鈣鈦礦QLEDs
針對(duì)上述問題，物理工程學(xué)院量子點(diǎn)發(fā)光顯示材料與器件團(tuán)隊(duì)結(jié)合CsPbCl3-xBrxQDs的表面鈍化和器件結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，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(dá)23.5%，這也是目前藍(lán)光鈣鈦礦LEDs領(lǐng)域報(bào)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(qiáng)的相互作用。鈍化后，藍(lán)光QDs表現(xiàn)出高效的激子輻射復(fù)合行為和更淺的價(jià)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(jì)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(jì)思想，以提升空穴注入效率和傳輸能力。
基于上述調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)光CsPbCl3-xBrxQDs的高效復(fù)合，其QLEDs的EQE超過了23%，大大推動(dòng)了鈣鈦礦QDs顯示的商業(yè)化進(jìn)程。
該項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目、河南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助。（來源：鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院） |
