鈣鈦礦量子點（QDs）因其超高色純度、超高光致發(fā)光量子效率（PLQY）和出色的溶液加工兼容性，在下一代顯示與照明技術中被寄予厚望。然而，鈣鈦礦本身對空氣中水氧極為敏感，導致現(xiàn)有高性能器件大多依賴手套箱或惰性氣氛制備，極大限制了大規(guī)模低成本制造與圖案化工藝的發(fā)展。此外，鈣鈦礦QDs在空氣中制膜易形成表面缺陷，這些缺陷集中分布于量子點發(fā)光層與電子傳輸層界面，成為載流子非輻射復合的中心，嚴重影響鈣鈦礦量子點發(fā)光二極管（QLED）的效率和工作穩(wěn)定性。
近日，清華大學陳嘉偉、馬冬昕等人提出了一種界面重構(gòu)策略，成功在空氣中構(gòu)筑了高效穩(wěn)定的鈣鈦礦QLEDs。相關成果以題為“Air-Processed Perovskites Enabled by Interface-Reconstruction Strategy for High-Performance Light-Emitting Diodes”的研究論文，發(fā)表于美國化學學會旗下Nano Letters。
研究團隊開發(fā)出一種基于乙酸乙酯/三(1-萘基)氧化膦（EA/TNPO）的界面重構(gòu)策略。其中乙酸乙酯可以拋光量子點薄膜表面，去除薄膜表面長鏈配體，引導量子點重結(jié)晶；TNPO能夠補充表面配體并鈍化界面缺陷，同時形成抗水氧層，抑制空氣中水氧對量子點薄膜的破壞。此外，TNPO可以增強量子點薄膜與電子傳輸層界面間的電荷傳輸。
團隊基于該策略在空氣中構(gòu)筑了QLED器件，其電致發(fā)光峰位于692 nm，最大EQE為20.2%。器件展現(xiàn)了優(yōu)異的操作穩(wěn)定性，在初始輻射亮度為190 mW sr−1 m−2（對應于525 nm綠光鈣鈦礦QLED的100 cd m−2）下的工作半衰期為2401 h，（13.3 mA cm−2大電流密度下的器件工作半衰期為136 min）。器件在100 mA cm−2的高電流密度下依然保持了最大EQE的80%以上（對應輻射亮度為138000 mW sr−1 m−2），展現(xiàn)了極低的效率滾降；此外，基于空氣噴墨打印的QLED器件獲得了6.3%的最大EQE以及1073 h的工作半衰期。這些結(jié)果表明，本工作提出的界面重構(gòu)策略可以有效提升空氣處理鈣鈦礦QLED的效率和穩(wěn)定性，使其在未來的大規(guī)模低成本制造與圖案化生產(chǎn)中具有特定的實用價值和應用前景。
論文信息：Yuanzhuang Cheng et al., Air-Processed Perovskites Enabled by Interface-Reconstruction Strategy for High-Performance Light-Emitting Diodes. Nano Lett. .
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c00453
