金屬鹵化物基鈣鈦礦型納米晶作為一種很有前途的發(fā)光二極管材料，由于其高效的電荷傳輸特性、高的色純度和可調(diào)諧的禁帶寬度，近年來(lái)引起了人們的廣泛關(guān)注。然而，鹵化物基鈣鈦礦的穩(wěn)定性差，表面粗糙度高，阻礙了其在照明和顯示領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
來(lái)自蘇州大學(xué)等單位的研究人員報(bào)道了一種用辛胺溶液處理鈣鈦礦薄膜表面，獲得高效穩(wěn)定的綠色鈣鈦礦發(fā)光二極管的方法。通過對(duì)鈣鈦礦薄膜的形貌和配體管理的的光電性能的分析，證實(shí)了該薄膜的發(fā)光效率、色純度和發(fā)光器件的穩(wěn)定性得到了提高。通過表面配體管理，綠色CsPbBr3鈣鈦礦的EQE由7.0%提高到11.1%。相關(guān)論文以題目為“Surfacial ligand management of a perovskite film for efficient and stable light-emitting diodes”發(fā)表在Journal of Materials Chemistry C期刊上。
論文鏈接：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/tc/c9tc05037j
鈣鈦礦材料具有理想的電荷輸運(yùn)能力、顏色可調(diào)性、高的光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）和優(yōu)異的顏色純度，已引起人們的廣泛關(guān)注。近年來(lái)，發(fā)光二極管（LED）在下一代顯示和照明領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。然而，必須認(rèn)識(shí)到鈣鈦礦薄膜的低劣化學(xué)性質(zhì)和潛在降低的發(fā)光效率仍然需要解決。根據(jù)已知的知識(shí)，晶界和薄膜表面對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和輻射復(fù)合是不利的。配體分子被認(rèn)為是鈍化晶界的重要手段，并被用于制備尺寸較大的鈣鈦礦型納米晶。然而，鈣鈦礦型納米晶的常規(guī)制備過程仍然受到非理想配體控制的致命影響，導(dǎo)致聚集膜形成或膜導(dǎo)電性差。
此外，盡管開發(fā)了使用帶有短氨基配體的原位鈣鈦礦薄膜的高效LED，但其始終面臨著不均勻的組成，特別是沿著垂直分布，其中在薄膜表面形成欠配的鈣鈦礦晶粒作為非輻射復(fù)合中心。在這方面，迫切需要微妙的配體控制來(lái)形成高發(fā)光鈣鈦礦薄膜和具有理想操作穩(wěn)定性的高效器件。
本研究建立了表面配體管理（SLM）策略，即用辛胺配體處理沉積的PLQY較差的鈣鈦礦薄膜。證明了經(jīng)過表面處理后，鈣鈦礦薄膜表面和烷基胺配體（辛胺）之間發(fā)生了配體置換。值得注意的是，PLQY從28.6%提高到59.6%表明鈣鈦礦薄膜中增強(qiáng)的輻射復(fù)合具有顯著的效果，這也得益于輔助缺陷，使用SLM方法抑制了非輻射復(fù)合損耗。在優(yōu)化的情況下，器件的工作壽命大大延長(zhǎng)。（文：愛新覺羅星）
圖1（a）研究了純辛胺、純鈣鈦礦和SLM基鈣鈦礦薄膜的紅外光譜。（b） 紫外-可見吸收光譜和熒光光譜，（c）原始鈣鈦礦和SLM基鈣鈦礦薄膜的XRD譜和PLQY譜。
圖2原始鈣鈦礦薄膜的AFM圖像（a）以及0.5uL ml-1處理的鈣鈦礦薄膜（b）。（c–f）KPFM原始鈣鈦礦薄膜（c）和經(jīng)表面處理的鈣鈦礦薄膜的圖像0.2 uL ml-1（d），1 uL ml-1（e）和10 uL ml-1（f）辛胺。
圖3（a）原始鈣鈦礦薄膜和SLM基鈣鈦礦薄膜的PL壽命。（b）原始鈣鈦礦薄膜和SLM基鈣鈦礦薄膜的非輻射復(fù)合速率。（c） 在80～280k溫度范圍內(nèi)測(cè)量了SLM基鈣鈦礦薄膜的光致發(fā)光譜，并對(duì)溫度相關(guān)光致發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行了積分。
圖4（a）原始鈣鈦礦和SLM基鈣鈦礦的J–V–L曲線、（b）CE–J曲線、（c）PE–J曲線和（d）EL光譜。（e）在5 mA cm -2的恒電流密度下，基于SLM的鈣鈦礦的工作壽命（f） 研究了SLM基PeLED在不同外加電壓下的電致發(fā)光譜。
