金屬鹵化物鈣鈦礦發(fā)光二極管具有高效率、低成本、發(fā)光性質(zhì)易于調(diào)節(jié)等優(yōu)勢(shì)，有望用于下一代光電器件。通過引入含有特殊官能團(tuán)的有機(jī)小分子（例如氨基、膦氧基團(tuán)等）作為添加劑，能夠調(diào)控鈣鈦礦結(jié)晶行為和鈍化缺陷，從而提高器件效率，但尚未有報(bào)道表明添加劑能夠促進(jìn)器件中載流子的輻射復(fù)合。
近日，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所秦川江研究員團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道了兼具缺陷鈍化和促進(jìn)載流子輻射復(fù)合的膦酸酯/膦氧二分體（PE-TPPO）分子添加劑。結(jié)合靜電勢(shì)、磷譜和X射線光電子能譜表征結(jié)果，作者發(fā)現(xiàn)不同于膦氧基團(tuán)，膦酸酯基團(tuán)不能直接與鈣鈦礦組分相互作用，但能調(diào)節(jié)載流子復(fù)合。
經(jīng)過對(duì)不同薄膜進(jìn)行一系列光學(xué)表征，作者發(fā)現(xiàn)與采用不含膦酸酯基團(tuán)的添加劑（TPPO、Cl-TPPO）修飾的鈣鈦礦薄膜相似，膦酸酯/膦氧二分體的膦氧基團(tuán)能夠抑制鈣鈦礦薄膜中低n值相的形成，鈍化未飽和配位的鉛缺陷，增強(qiáng)薄膜光致發(fā)光強(qiáng)度和均一性，降低非輻射能量損失，且對(duì)輻射復(fù)合行為影響很小。 而與未使用添加劑的基礎(chǔ)器件相比，雖然不同添加劑均能提升器件效率，但作者發(fā)現(xiàn)采用膦酸酯/膦氧二分體添加劑修飾的鈣鈦礦發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)最高效率的電流密度明顯降低，表明低電流注入下的載流子輻射復(fù)合得到增強(qiáng)。通過研究基礎(chǔ)器件的載流子復(fù)合位置及不同器件的電致瞬態(tài)衰減特性，增強(qiáng)的輻射復(fù)合被認(rèn)為來源于膦酸酯基團(tuán)，其能夠捕獲從陰極注入的電子并吸引空穴，從而增大鈣鈦礦表面的局部載流子濃度。利用膦酸酯和膦氧基團(tuán)對(duì)器件效率的協(xié)同增強(qiáng)作用，作者制備了最高外量子效率達(dá)到25.1%的準(zhǔn)二維綠光鈣鈦礦發(fā)光二極管。 該研究表明合理設(shè)計(jì)添加劑分子結(jié)構(gòu)對(duì)于提高器件效率至關(guān)重要，并為設(shè)計(jì)與開發(fā)多功能型鈣鈦礦添加劑提供思路，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)器件性能的更大突破。 論文信息： Phosphonate/Phosphine Oxide Dyad Additive for Efficient Perovskite Light-Emitting Diodes Dr. Chenyang Zhao,Wenping Wu,Dr. Hongmei Zhan,Wei Yuan,Dr. Hongxiang Li,Dr. Dezhong Zhang,Prof. Dapeng Wang,Prof. Yanxiang Cheng,Dr. Shiyang Shao,Prof. Chuanjiang Qin,Prof. Lixiang Wang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202117374
