《Advanced Materials》：藍光鈣鈦礦QLEDs新突破
日期：
2024-04-29
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近日，我院在藍光鈣鈦礦QLEDs研究方向取得重要進展。研究成果以“Boosting External Quantum Efficiency of Blue Perovskite QLEDs Exceeding 23% by Trifluoroacetate Passivation and Mixed Hole Transportation Design”為題在線發表于《Advanced Materials》上。論文的第一作者為我院22級博士研究生農迎逸，通訊作者為宋繼中教授，鄭州大學物理學院為獨立通訊單位。金屬鹵化物鈣鈦礦量子點發光二極管（QLEDs）在新一代照明和顯示領域極具應用前景。目前，綠光和紅光鈣鈦礦QLEDs的外量子效率（EQE）已經超過25%，但是藍光鈣鈦礦QLEDs的性能遠落后于綠光和紅光鈣鈦礦QLEDs。藍光鈣鈦礦QLEDs器件性能低的主要原因是：一方面，藍光鈣鈦礦QDs表面未配位Pb形成的缺陷會帶來嚴重的非輻射復合，阻礙了器件高效率的實現。另一方面，藍光鈣鈦礦QDs深的價帶會在QDs和空穴傳輸層（HTLs）之間形成大的空穴注入勢壘，從而導致QDs層中載流子注入不平衡，進而降低QLEDs的效率。因此，為了實現藍光QLEDs中高效的激子輻射復合，迫切需要開發同時鈍化藍光QDs缺陷和優化器件載流子注入平衡的策略。針對上述問題，我院量子點發光顯示材料與器件團隊結合CsPbCl3-xBrxQDs的表面鈍化和器件結構的合理設計，構筑了發射光譜為490 nm的高效QLEDs，最高外量子效率（EQE）達23.5%，這也是目前藍光鈣鈦礦LEDs領域報道的最高EQE。在QD材料鈍化方面，通過引入三氟羧酸根（TFA-）來調控QDs的表面態，發現TFA-能夠與CsPbCl3-xBrxQDs表面未配位的Pb產生強的相互作用。鈍化后，藍光QDs表現出高效的激子輻射復合行為和更淺的價帶（為高效QLEDs的構筑提供了更有利的空穴注入通道）。在器件結構設計方面，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）的設計思想，以提升空穴注入效率和傳輸能力。基于上述調控，實現了藍光CsPbCl3-xBrxQDs的高效復合，其QLEDs的EQE超過了23%，大大推動了鈣鈦礦QDs顯示的商業化進程。該項工作得到了國家自然科學基金項目、中國博士后科學基金項目、河南省自然科學基金項目資助。//onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202402325
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