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中国台湾研究员:开发了新的近红外发射FAPbI3量子点,实现15.4%的钙钛矿基NIR QLED的最高效率

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-07-25 来源:材料科学与工程浏览次数:251
近年来,钙钛矿型量子点(QDs)和基于量子点的发光二极管(QLEDs)的性能有了很大的提高,绿色和红色发光的电致发光(EL)效率超过20%。然而,钙钛矿近红外(NIR)QLED的发展已经停滞不前,报道的最大EL效率仍低于6%,限制了其进一步应用。
 
在这项工作中,来自中国台湾的研究人员通过用2-苯基乙基碘化铵(PEAI)对长烷基封装的量子点进行后处理,开发了新的近红外发射FAPbI3量子点。PEAI的加入减少了量子点的表面缺陷,使光致发光量子产率高达61.6%。结合有效的电子传输材料CN-T2T,实现了高达15.4%的外部量子效率,这是有史以来钙钛矿基NIR QLED的最高效率。本研究为制备适合高效近红外QLED应用的高质量钙钛矿量子点薄膜提供了一种简便的策略。相关论文以题目为“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%”发表在Adv. Mater.期刊上。
 
论文链接:
 
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202109785
 
 
近红外(NIR)(>700 nm)光源在夜视、光通信、生物学研究和临床实践等领域有着广泛的应用前景。最近,真空处理的和溶液处理的NIR-I(700–950 nm)发光二极管(LED)已经生长值得注意的是,它们在生物医学成像、癌症治疗和即将到来的NIR-I-to-NIR-II荧光成像方面具有巨大的应用潜力。在这方面,已经成功地实现了采用磷光发射体或热激活延迟荧光发射体的高效有机LED。除了这些发光材料外,钙钛矿基发光材料也正在成为开发近红外LED的新替代品。自2014年首次报道钙钛矿基LED以来,已经使用多种方法开发了3D钙钛矿薄膜基NIR-I LED,如表面钝化和采用最佳空穴传输材料,在短短几年的开发时间内,外部量子效率(EQE)超过20%。
 
为了进一步提高图像对比度,发射光的半最大宽度(FWHM)较窄是有效滤除激发光的关键问题。一般来说,量子限制效应可以在纳米材料中实现,以提高激子结合能和辐射复合,并降低发射光的半高宽。沿着这条路线,基于量子点(QD)的材料可以提供高光致发光量子产率(PLQY s)、清晰的光发射、可调谐的光学特性、低消耗的溶液可加工性以及用于溶液处理光电子器件(包括基于QD的发光二极管(QLED))的低成本可扩展生产,光电探测器和太阳能电池。然而,基于氯化物处理的CdTe/CdSe II型量子点和Si量子点的QLED的EQE仅达到7。758 nm时为4%,853 nm时为8.6%。为了在EQE、发射半高宽、溶剂消耗和大规模生产潜力之间取得平衡,钙钛矿基QLED可能是NIR-I照明的另一个有希望的候选者。
 
 
图1:a) 不同PEAI浓度处理的FAPbI3量子点的TEM图像、b)XRD图谱、c、d)XPS光谱、e)PL光谱、f)FTIR光谱和g)TRPL衰减曲线。
 
 
图2:。a) AFM图像,b)SEM图案,c)正辛烷和HTL之间接触角的照片,以及d,e)PVK、poly-TPD和VB-FNPD薄膜在室温(d)和365 nm(e)紫外线灯下的照片。f) Rq、覆盖率、保留率、接触角、zeta电位和PLQY。
 
 
图3:a)器件结构,b)能级图,c)电流密度-电压曲线,d)辐射发射度-电压曲线,以及e)EQE-电流密度曲线。f) 在各种外加电压下表现最佳的器件的EL光谱。
 
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