來(lái)自中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體所、中國(guó)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(yáng)離子CH3CH2NH2+，降低了Pb-Br軌道耦合，增加了藍(lán)光發(fā)射的帶隙。X-射線衍射和核磁共振結(jié)果證實(shí)，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(lán)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(dú)特的發(fā)光特性，顯示出很高的顯示潛力，近年來(lái)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(jìn)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(lán)光發(fā)射的效率仍然落后，這是因?yàn)樵诒∧ぶ泻茈y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(lái)實(shí)現(xiàn)毛皮的藍(lán)色發(fā)射。最簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)了Br–Cl鹵化物混合鈣鈦礦的5.7%藍(lán)色EQE。然而，這些Br–Cl混合鈣鈦礦在光照下或電位下都會(huì)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(guò)摻雜金屬離子如Zn2+、Cu2+、Mn2+、Al3+到鉛位來(lái)調(diào)制導(dǎo)帶。而金屬元素引起的雜質(zhì)被認(rèn)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(lán)色毛皮的有效嘗試是通過(guò)減少不同大陽(yáng)離子的維（準(zhǔn)2D和0D）鈣鈦礦來(lái)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(lái)取代長(zhǎng)配體苯乙基銨（PEA），并調(diào)整準(zhǔn)2D鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，具有理想的n含量，在天藍(lán)中的EQE為1.5%。在本文的準(zhǔn)備過(guò)程中，Jin等人報(bào)道了基于量子限制的溴化鈣鈦礦的高效藍(lán)光發(fā)光二極管（LED），通過(guò)使用苯基丁基溴化銨作為準(zhǔn)2D相結(jié)合反溶劑薄膜沉積方法，獲得了高達(dá)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(yáng)離子的改性上。

 

為了獲得高效的藍(lán)色鈣鈦礦器件，以具有高效綠色發(fā)射的準(zhǔn)二維鈣鈦礦PEA2（CsPbBr3）n-1PbBr4作為改性的初始組分。準(zhǔn)2維PEA2（CsPbBr3）2PbBr4的發(fā)射波長(zhǎng)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(guò)量CsBr（CsBr:PbBr2=2:1，摩爾比）鈍化非輻射缺陷復(fù)合。長(zhǎng)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(shí)形成2D相，從而限制電荷并增強(qiáng)發(fā)射。（文：愛新覺(jué)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。