來自中國科學(xué)院半導(dǎo)體所、中國科學(xué)院大學(xué)等單位的研究人員在PEA2(CsPbBr3)2PbBr4鈣鈦礦中加入大陽離子CH3CH2NH2+，降低了Pb-Br軌道耦合，增加了藍光發(fā)射的帶隙。X-射線衍射和核磁共振結(jié)果證實，EA已成功取代Cs+，形成了PEA2(Cs(1-x)EaxPbBr3)2PbBr4。該方法將綠光區(qū)域(508 nm)的光致發(fā)光調(diào)制到藍光(466 nm)，為鈣鈦礦的全彩顯示鋪平了道路。相關(guān)論文以題目為‘Large cation ethylammonium incorporated perovskite for efficient and spectra stableblue light-emitting diodes’發(fā)表在Nature Communications期刊上。

 

論文鏈接：

 

https://doi.org/10.1038/s41467-020-17943-6

 

 

鉛鹵化物鈣鈦礦由于其獨特的發(fā)光特性，顯示出很高的顯示潛力，近年來鈣鈦礦型電致發(fā)光器件的電致發(fā)光研究取得了重大進展。紅光和綠光發(fā)射的外量子效率（EQE）已經(jīng)提高到20%11-13，而藍光發(fā)射的效率仍然落后，這是因為在薄膜中很難合成穩(wěn)定的材料和保持高的量子效率。已經(jīng)做了幾次嘗試來實現(xiàn)毛皮的藍色發(fā)射。最簡單的方法是將氯加入溴基鈣鈦礦中以調(diào)節(jié)帶隙，Yip等人最近實現(xiàn)了Br–Cl鹵化物混合鈣鈦礦的5.7%藍色EQE。然而，這些Br–Cl混合鈣鈦礦在光照下或電位下都會出現(xiàn)不可避免的相分離，在外加電壓下由于鹵化物的遷移而導(dǎo)致峰移或多峰。第二種方法是通過摻雜金屬離子如Zn2+、Cu2+、Mn2+、Al3+到鉛位來調(diào)制導(dǎo)帶。而金屬元素引起的雜質(zhì)被認為是有利于非輻射復(fù)合的關(guān)鍵因素之一。

 

到目前為止，獲得藍色毛皮的有效嘗試是通過減少不同大陽離子的維（準2D和0D）鈣鈦礦來生成量子阱結(jié)構(gòu)。例如，Sargent等人使用較短的異丙胺（IPA）分子來取代長配體苯乙基銨（PEA），并調(diào)整準2D鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，具有理想的n含量，在天藍中的EQE為1.5%。在本文的準備過程中，Jin等人報道了基于量子限制的溴化鈣鈦礦的高效藍光發(fā)光二極管（LED），通過使用苯基丁基溴化銨作為準2D相結(jié)合反溶劑薄膜沉積方法，獲得了高達9.5%的峰值EQE。這些策略仍然集中在二維鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中陽離子的改性上。

 

為了獲得高效的藍色鈣鈦礦器件，以具有高效綠色發(fā)射的準二維鈣鈦礦PEA2（CsPbBr3）n-1PbBr4作為改性的初始組分。準2維PEA2（CsPbBr3）2PbBr4的發(fā)射波長為508nm，如圖1a所示。選擇三維鈣鈦礦型CsPbBr3作為發(fā)射的主核，引入過量CsBr（CsBr:PbBr2=2:1，摩爾比）鈍化非輻射缺陷復(fù)合。長烷基鏈苯乙基溴化銨（PEABr）通常被引入鈣鈦礦中，以在取代外層a位原子時形成2D相，從而限制電荷并增強發(fā)射。（文：愛新覺羅星）

 

圖1不同EABr鈣鈦礦薄膜的特性。

 

圖2 鈣鈦礦薄膜的晶體結(jié)構(gòu)。

 

圖3不同鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)。

 

圖4不同EABr比率的鈣鈦礦器件的性能。