中國科大在制備大面積天藍光鈣鈦礦LED領域中取得重要進展

中國科學技術(shù)大學物理系、中科院強耦合量子材料物理重點實驗室的肖正國教授研究組在制備大面積天藍光鈣鈦礦LED領域中取得重要進展。該研究團隊通過刮涂過飽和的鈣鈦礦溶液來調(diào)控成核生長過程，成功制備出了大面積、高效率的天藍光鈣鈦礦LED，向鈣鈦礦LED照明的商業(yè)應用邁進了重要一步。相關(guān)成果以“Large-area and efficient sky-blue perovskite light-emitting diodes via blade-coating”為題，于2月18日發(fā)表在《先進材料》（Advanced Materials）雜志上。

金屬鹵化物鈣鈦礦LED具有良好的導電性，在較低電壓下能夠?qū)崿F(xiàn)很高的發(fā)光亮度，是下一代節(jié)能照明的理想之選。目前，紅光和綠光鈣鈦礦LED的效率都很高，但是白光照明中必不可少的天藍光/藍光鈣鈦礦LED的效率比較低，這主要是因為天藍光/藍光鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶過程更難控制，造成薄膜質(zhì)量比較差。目前，還沒有大面積的天藍光鈣鈦礦LED的相關(guān)報道。

[attachment=111109]
圖1.刮涂過飽和溶液的結(jié)晶示意圖（a），以及鈣鈦礦薄膜的AFM圖（b）。小面積PeLED器件（0.04 cm2）的JV及EQE曲線（c），EL譜圖及CIE圖（d）。e,大面積鈣鈦礦薄膜的PL照片。f，大面積PeLED器件（28 cm2）工作時的照片。

肖正國課題組在刮涂制備大面積、高效率紅光鈣鈦礦LED的工作基礎上（Nat. Commun.12, 147, 2021），調(diào)整鈣鈦礦的組分為CsPb(Br0.84Cl0.16)3，并加入額外的鹵化胺添加劑來限制鈣鈦礦晶粒的生長并鈍化缺陷，實現(xiàn)天藍光發(fā)射。同時，用DMF部分代替DMSO得到更易揮發(fā)的、過飽和的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，在刮涂過程中，鈣鈦礦晶核會從過飽和溶液的內(nèi)部直接析出，這能有效地增加晶核密度并縮短晶核生長的過程，從而制備出均勻致密、小晶粒的鈣鈦礦薄膜，如圖1a, b所示。刮涂法制備出來的天藍光鈣鈦礦LED的外量子效率達到10.3%，EL峰位為489 nm,色坐標為（0.071, 0.294）。同時，大面積鈣鈦礦LED（28 cm2）的發(fā)光均勻性和亮度都很好。