Adv. Mater. 基于有机-无机混合阳离子的杂化钙钛矿发光二极管

【引言】

近年来，有机无机杂化钙钛矿由于其极好的物理化学特性，例如高的消光系数，长的载流子扩散距离，带隙可调以及高的载流子迁移率，成为了一种极好的LED发光材料。目前研究最多的便是基于MA（CH3NH3）基团的钙钛矿材料但是这种材料存在着固有的不稳定性，例如对水氧，温度敏感，阻碍了其进一步的运用。

【成果简介】

受到混合阳离子基团太阳能电池的启发，南方科技大学孙小卫课题组在Adv. Mater.上报道，制备了一种基于混合阳离子基团的钙钛矿纳米晶（FA(1-x)CsxPbBr3）并且将其制备成了LED器件。通过调节FA/Cs的比例，可以使其结晶程度以及光学性质发生改变，实现波长可调。由于Cs基团的加入，使得LED的发光强度达到了55005 cd/m2。并且钙钛矿材料的稳定性也有了极大地提高。

【图文导读】

图1：所制备钙钛矿的形貌和结构表征

（a）所制备钙钛矿纳米晶的形貌

（b）ABX3型钙钛矿的基本结构

（c）随着FA(1-x)CsxPbBr3x的增加而产生的晶格收缩现象。

图2：XRD及吸收和发射表征

（a）溶液中不同钙钛矿纳米晶的照片

（b）FA(1-x)CsxPbBr3（x = 0 – 0.6）的XRD图谱

（c）随着Cs的变化产生的晶格条纹以及峰位的变化

（d）（e）FA(1-x)CsxPbBr3（x = 0 – 0.6）的吸收和发射光谱

图3：器件结构及光谱性质

（a）钙钛矿器件横截面及器件结构示意图

（b）钙钛矿LED不同组件的能级示意图

（c）钙钛矿纳米晶较高的的二次电子结合能

（d）钙钛矿纳米晶的吸收边缘区域

（e） 4V电压驱动下的光致发光光谱及照片

图4：器件的电学性质表征

（a）J-V曲线

（b）发光强度-电压曲线

（c）内部量子效率-电流密度曲线

（d）电流密度-电流效率曲线

【小结】

在本文中，制备了一种FA(1-x)CsxPbBr3（x = 0 – 0.6）的钙钛矿纳米晶，并且实现了随着Cs含量的变化从而使得光谱移动。这种纳米晶的最高发光强度达到了55005cd/m2，这项工作对于有机无机杂化钙钛矿的掺杂提供了一个新思路。