鈣鈦礦發(fā)光二極管 (PeLED) 的出現(xiàn)正在重塑光電技術(shù)的前景，因?yàn)樗鼈兙哂械统杀救芤杭庸ば浴⒏吖庵掳l(fā)光量子產(chǎn)率 (PLQY)、出色的顏色可調(diào)性和理想的色純度等突出優(yōu)點(diǎn)。盡管綠色、紅色和近紅外 PeLED 取得了顯著突破，外量子效率 (EQE) 超過 20%，但低效的藍(lán)色 PeLED 仍然是一個(gè)懸而未決的問題，這阻礙了鈣鈦礦照明光源向有效的全彩色顯示和白光照明的發(fā)展。
混合鹵化物 (Cl/Br) 工程和維度調(diào)制的兩種典型方法可以使鈣鈦礦材料的發(fā)射光譜進(jìn)入整個(gè)藍(lán)色區(qū)域。然而，Cl/Br 混合鹵化物鈣鈦礦中較高的氯化物比例會(huì)導(dǎo)致較大的帶隙，同時(shí)在帶隙內(nèi)產(chǎn)生深能級(jí)缺陷，導(dǎo)致了嚴(yán)重的非輻射復(fù)合損失。另一方面，有機(jī)間隔陽離子的摻入，如苯乙胺陽離子 (PEA+) 進(jìn)入鈣鈦礦前體形成低維鈣鈦礦片，其具有強(qiáng)烈的量子限制，產(chǎn)生更高能量的光子。然而，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中過多的有機(jī)間隔陽離子不僅犧牲了導(dǎo)電性，而且還促進(jìn)了 2D 鈣鈦礦相（n=1，n 代表 PbX6- 片的數(shù)量）的形成導(dǎo)致了由強(qiáng)激子-聲子耦合引起的不希望的非輻射復(fù)合損失。上述兩種方法的結(jié)合是實(shí)現(xiàn)高性能天藍(lán)色鈣鈦礦發(fā)光層的一條有前途的途徑。然而，鈍化深能級(jí)缺陷和抑制二維相的形成以在最終的電致發(fā)光應(yīng)用中取得突破仍然必不可少。
鑒于此，蘇州大學(xué)王照奎教授課題組，利用 4,4'-二氟二苯甲酮 (DFBP) 分子優(yōu)化準(zhǔn)二鈣鈦礦薄膜的成膜過程以及復(fù)合動(dòng)力學(xué)過程，通過協(xié)同調(diào)制策略實(shí)現(xiàn)了最大 EQE 超過 15% 的高效天藍(lán)色 PeLED。
含有 C=O 官能團(tuán)的分子添加劑被證明可以通過將其孤對(duì)電子提供給未配位的鉛離子來減少非輻射復(fù)合中心。DFBP 分子中的強(qiáng)電負(fù)性氟 (F) 原子與有機(jī)銨陽離子 (PEA+) 形成氫鍵，從而抑制 PEA+ 的擴(kuò)散并顯著抑制純二維鈣鈦礦（n=1 相）的形成。這些協(xié)同效應(yīng)使天藍(lán)色鈣鈦礦發(fā)光層產(chǎn)生高達(dá) 64% 的高 PLQY。同時(shí)，由于明顯的疏水特性，經(jīng) DFBP 處理的天藍(lán)色 PeLED 表現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性，從而延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。 最終，結(jié)合DFBP反溶劑處理的多種優(yōu)勢(shì)，獲得了性能優(yōu)異的天藍(lán)色PeLED，其峰值外量子效率為15.03%，穩(wěn)定發(fā)射峰位于490 nm。 論文信息 Low-Dimensional Phase Regulation to Restrain Non-Radiative Recombination for Sky-Blue Perovskite LEDs with EQE Exceeding 15?% Bin Wang, Yu-Hang Zhou, Shuai Yuan, Prof. Yan-Hui Lou, Kai-Li Wang, Yu Xia, Chun-Hao Chen, Jing Chen, Yi-Ran Shi, Prof. Zhao-Kui Wang, Prof. Liang-Sheng Liao Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202219255
