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第一篇报道:钙钛矿双层结构可通过溶液加工制备高性能发光二极管!

编辑:lol总决赛下注时间:2020-10-11

引言:设计了一种双层钙钛矿结构,利用异质结构中的界面缺陷钝化和应变诱导效应,观察到了结晶度的增强和光致发光的延长。溶液可加工钙钛矿双层结构在PeLED研究领域未见报道。目前,钙钛矿发光二极管大多是基于激子限制在各种形式的纳米结构的优势。虽然有一些报道,但是由于大量或多晶钙钛矿的存在,很难在现有的有机电荷传输层上形成高质量的薄膜。三星电子材料研究所高级技术研究所的科学家发现,当这些电荷传输有机物与较厚的CH3NH3PbCl3通讯时,在不增加驱动电压的情况下沉积出含CH3NH3Br的CsPbBr3厚多晶薄膜,提高了发光质量。使用异质结构中的界面缺陷钝化和应变诱导效应视察到增强的结晶度和延长的光致发光.这种方法可以生产高性能的发光二极管,也可以推广到其他钙钛矿型器件。相关论文发表在《美国化学学会能源通讯》上,标题为“cspbbr3/ch3nh3pbcl3双层提高钙钛矿发光二极管的效率和寿命”。

论文链接:

图2。暗电流密度-电压曲线(a)具有氧化铟锡/二氧化钛/钙钛矿/钛铋/氟化锂/铝结构,(b)具有氧化铟锡/氧化钼/钙钛矿/金结构。欧姆区和陷阱填充极限区之间的线性拟合截距边界称为陷阱填充极限电压(VTFL)。EOD和HOD暗电流密度与施加电压的函数关系(c)单层CsPbBr3和(d)双层CsPbBr3/MAPbCl3。关于(e)单层和(f)双层老化时间的光致发光强度。图为绿色PL数码照片。

除了光电特性之外,当有机或无机卤化铅应用于直接或间接x光检测器、非易失性电阻开关存储器和发光二极管时,自2012年关于恒久稳定的固体钙钛矿型铅蓄电池的突破性报道以来卤化铅钙钛矿质料因其高光伏特性而受到广泛关注。,卤化铅钙钛矿显示出优异的光电特性。基于简单前驱体混合溶液和二氧化钛/钙钛矿/F8器件结构,首次将MAPbIxCl3-x为红光、MAPbBr3为绿光的钙钛矿型发光二极管(PeLED)的外量子效率分为0.76%和0.1%。根据PeLED的最新希望,MAPbBr3被认为是绿色PeLED的潜在候选。基于MAPbBr3的PeLEDsPEDOT:PSS主要用作空传输层。

然而,在这一历程中还存在着发光猝灭的问题. pedot 3360 PSS/cspbbr 3由于在无机钙钛矿和聚合物之间的异质结界面处的势垒约为0.5ev,并且存在针孔。此外,由于CsBr在该溶剂中的溶解度较低,使用简单地将CsBr和PbBr2混淆在常用的极性非质子溶剂如DMSO和/或DMF中制备的通用涂布溶液,不容易制备无针孔的CsPbBr3薄膜。因此,需要合理的设计来解决CsPbBr3基PeLED中的HTL部问题,同时也需要一种制备无针孔CsPbBr3薄膜高浓度涂布液的方法。

厚度为1000-2000纳米的MAPbCl3层的发光二极管结构被作者接受作为激发源。MAPbCl3显示出良好的电子和空穴传输特性,这已被纯电子和空穴器件所证实。利用MAPbCl3的平衡电荷输运特性和高迁移率设计了双层钙钛矿结构,由MAPbCl3底层和CsPbBr3覆盖层组成。据作者所知,溶液可加工钙钛矿双层结构在PeLED研究领域还没有报道。

图3。(一)钙钛矿双层薄膜器件结构示意图。(b)cspbbr 3单层和CsPbBr3/MAPbCl3双层器件的电流密度(J)-电压(v)和发光(L)-电压(v)曲线。(c)CsPbBr3单层和(d)CsPbBr3/MAPbCl3双层的电流效率和外量子效率。图为绿色电致发光器件的照片。在62.5毫安/平方厘米的注入电流密度下测量电致发光强度随时间的变化。该装置的面积为22 mm2。初始亮度(L0)单层为180cd/m2,双层为2150 cd/m2。

图1。(a)双层结构的横截面电子显微镜图像。(b)以下MAPbCl3和(c)涂层CsPbBr3的平面扫描图像。(d)CsPbBr3/MAPbCl3双层和单层CsPbBr3的光致发光光谱。插值为计算的带隙图。(e)e)MapBcl 3薄膜的荧光和吸收光谱。MAPbCl3/cspbbr3双层薄膜和MAPbCl3薄膜的x射线衍射图。掠入射x射线衍射图(g)CsPbBr3单层(h)CsPbBr3/MAPbCl3双层。(1)从(100)峰值开始计算的间距,作为单层和双层掠入射角()的函数。

本文提出了一种基于mapb L3/CsPbBr3双层结构的PeLED器件,其中mapb L3底层设计为空穴传输层(HTL),cspbbr 3包层设计为发光层。涂料溶液由室温合成的氯化PbBr3粉末制备而成。与单分子层相比,在厚度为325纳米的三氧化二磷层上成功制备了无针孔厚度为350纳米的三氧化二磷发射层,降低了漏电流,提高了EQE效应,延长了寿命。

(正文:爱新觉罗之星)

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https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c01036

图4。(a)电流-电压曲线的带隙图(插图)和(b)作为具有和不具有MoOx的PeLED器件的电压的函数的EQE。插图显示了双层钙钛矿发光二极管(DlPeLED)的带状结构。