近年來，鈣鈦礦型量子點（QDs）和基于量子點的發光二極管（QLEDs）的性能有了很大的提高，綠色和紅色發光的電致發光（EL）效率超過20%。然而，鈣鈦礦近紅外（NIR）QLED的發展已經停滯不前，報道的最大EL效率仍低于6%，限制了其進一步應用。

 

在這項工作中，來自中國臺灣的研究人員通過用2-苯基乙基碘化銨（PEAI）對長烷基封裝的量子點進行后處理，開發了新的近紅外發射FAPbI3量子點。PEAI的加入減少了量子點的表面缺陷，使光致發光量子產率高達61.6%。結合有效的電子傳輸材料CN-T2T，實現了高達15.4%的外部量子效率，這是有史以來鈣鈦礦基NIR QLED的最高效率。本研究為制備適合高效近紅外QLED應用的高質量鈣鈦礦量子點薄膜提供了一種簡便的策略。相關論文以題目為“Aggregation Control, Surface Passivation, and Optimization of Device Structure toward Near-Infrared Perovskite Quantum-Dot Light-Emitting Diodes with an EQE up to 15.4%”發表在Adv. Mater.期刊上。

 

論文鏈接：

 

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202109785

 

 

近紅外（NIR）（>700 nm）光源在夜視、光通信、生物學研究和臨床實踐等領域有著廣泛的應用前景。最近，真空處理的和溶液處理的NIR-I（700–950 nm）發光二極管（LED）已經生長值得注意的是，它們在生物醫學成像、癌癥治療和即將到來的NIR-I-to-NIR-II熒光成像方面具有巨大的應用潛力。在這方面，已經成功地實現了采用磷光發射體或熱激活延遲熒光發射體的高效有機LED。除了這些發光材料外，鈣鈦礦基發光材料也正在成為開發近紅外LED的新替代品。自2014年首次報道鈣鈦礦基LED以來，已經使用多種方法開發了3D鈣鈦礦薄膜基NIR-I LED，如表面鈍化和采用最佳空穴傳輸材料，在短短幾年的開發時間內，外部量子效率（EQE）超過20%。

 

為了進一步提高圖像對比度，發射光的半最大寬度（FWHM）較窄是有效濾除激發光的關鍵問題。一般來說，量子限制效應可以在納米材料中實現，以提高激子結合能和輻射復合，并降低發射光的半高寬。沿著這條路線，基于量子點（QD）的材料可以提供高光致發光量子產率（PLQY s）、清晰的光發射、可調諧的光學特性、低消耗的溶液可加工性以及用于溶液處理光電子器件（包括基于QD的發光二極管（QLED））的低成本可擴展生產，光電探測器和太陽能電池。然而，基于氯化物處理的CdTe/CdSe II型量子點和Si量子點的QLED的EQE僅達到7。758 nm時為4%，853 nm時為8.6%。為了在EQE、發射半高寬、溶劑消耗和大規模生產潛力之間取得平衡，鈣鈦礦基QLED可能是NIR-I照明的另一個有希望的候選者。

 

 

圖1：a） 不同PEAI濃度處理的FAPbI3量子點的TEM圖像、b）XRD圖譜、c、d）XPS光譜、e）PL光譜、f）FTIR光譜和g）TRPL衰減曲線。

 

 

圖2：。a） AFM圖像，b）SEM圖案，c）正辛烷和HTL之間接觸角的照片，以及d，e）PVK、poly-TPD和VB-FNPD薄膜在室溫（d）和365 nm（e）紫外線燈下的照片。f） Rq、覆蓋率、保留率、接觸角、zeta電位和PLQY。

 

 

圖3：a）器件結構，b）能級圖，c）電流密度-電壓曲線，d）輻射發射度-電壓曲線，以及e）EQE-電流密度曲線。f） 在各種外加電壓下表現最佳的器件的EL光譜。