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革新天下最高记录!钙钛矿LED外量子服从超20%

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2018-10-12 作者: 泉源:质料人 欣赏量: 网友批评: 0

择要: 克日,华裔大学魏展画传授团结新加坡南洋理工大学熊启华传授和加拿大多伦多大学Edward H. Sargent传授在钙钛矿发光二极管的研讨中获得庞大打破。

  克日,华裔大学魏展画传授团结新加坡南洋理工大学熊启华传授和加拿大多伦多大学Edward H. Sargent传授在钙钛矿发光二极管的研讨中获得庞大打破。

  研讨职员使用钙钛矿的组分漫衍调控计谋失掉平整致密且光电功能优秀的钙钛矿薄膜,并经过参加拦截层改进电子空穴的注入均衡,失掉的钙钛矿发光二极管的外量子服从(EQE)凌驾20%,革新了钙钛矿发光二极管的天下最高记录,同时,稳固性也失掉极大地提拔,远超国际偕行。

  相干研讨结果以题为"Perovskite Light-Emitting Diodes with External Quantum Efficiency Exceeding 20%"颁发在国际顶级学术期刊Nature(Dol :10.1038/s41586-018-0575-3)上。

  结果简介

  钙钛矿半导体质料在太阳能电池范畴曾经获得了宏大的乐成,无机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换服从(PCE)曾经从最后的3.8%到如今23.3%的认证服从。由于钙钛矿质料制备本钱低,可溶液法制备,荧光量子服从高,色纯度高且颜色可调等特性,钙钛矿质料在立体表现和固体照明范畴极具潜力。自2014年Richard H. Friend和Zhi-Kuang Tan等人初次报导的能在室温下事情的钙钛矿发光二极管,以MAPbI3-X和MAPbBr3(MA = CH3NH3+)作为发光层的近红外光和绿光的钙钛矿LED测得EQE辨别为0.76%,0.1%。

  今后,钙钛矿LED便吸引了越来越多的研讨者投入研讨,并获得了不停的打破。但是,现在报导的绿光和红光钙钛矿LED的最高外量子服从(EQE)辨别为14.36%和11.7%,且钙钛矿LED器件稳固性差,远低于曾经贸易化的无机发光二极管(OLEDs)和无机量子点发光二极管(QLEDs)(EQE:25%以上)等。钙钛矿LED在服从和稳固性上另有很大的提拔空间。

  在该研讨中,研讨职员使用CsPbBr3和MABr (MA = CH3NH3+)在极性溶剂DMSO的溶解度差别较大这一特点,经过在CsPbBr3钙钛矿先驱液中参加MABr添加剂,并准确调控添加剂MABr的量,乐成完成钙钛矿层的组分漫衍调控,失掉了外貌平整致密,且光电功能优秀的具有CsPbBr3@MABr壳核布局的钙钛矿薄膜,器件EQE凌驾17%。

  研讨职员经过比拟纯电子和纯空穴器件,发明器件中电子和空穴注入不屈衡,过量的电子注入制约了器件功能的进一步提拔,对此,研讨职员经过在发光层和电子传输层之间引入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)绝缘质料,拦截了过量电子的注入,改进了器件中电子和空穴的注入均衡,进一步进步了器件的服从,终极失掉了EQE凌驾20%,稳固性凌驾100h(T50>100h)的钙钛矿LED器件,远超国际偕行。

  图文简介  

  图一 差别钙钛矿的光学表征

  (A) CsPbBr3、MAPbBr3、混淆钙钛矿1.0在日光灯和紫外灯下的图片;

  (B) CsPbBr3和差别混淆比例的钙钛矿的紫外可见吸取曲线;

  (C) CsPbBr3、MAPbBr3、混淆钙钛矿1.0的PL曲线(引发波长400nm,4uw) (D) CsPbBr3、MAPbBr3、混淆钙钛矿1.0的荧光寿命曲线。  

  

  图二 组分漫衍调控进步钙钛矿层的PL

  (A)差别组分漫衍表示图: 单层 CsPbBr3、 叠层CsPbBr3/MABr 和CsPbBr3@MABr核壳布局;

  (B) 差别钙钛矿在紫外灯下的PL图片;

  (C) 二次离子质谱(SIMS)深层剖析 CsPbBr3@MABr核壳布局;

  (D) 聚焦离子束(FIB)切割,外貌溅射C作为掩护层的CsPbBr3@MABr壳核布局TEM截面图(图中白色部门评释有MABr壳状布局包裹CsPbBr3晶粒)。  

  

  图三 钙钛矿LED器件和功能表征

  (A)钙钛矿LED器件布局表示图 ,PEDOT:PSS 和 B3PYMPM 辨别作为空穴传输层(HTL)和电子传输层(ETL);

  (B) 钙钛矿LED器件事情图;

  (C)CsPbBr3、MAPbBr3和混淆钙钛矿1.0为发光层的器件的CE-V曲线;

  (D)CsPbBr3和混和钙钛矿1.0的纯电子纯空穴器件的J-V曲线;

  (E)器件的电流服从漫衍统计图;

  (F) 功能最佳的混淆钙钛矿1.0的EQE-V曲线。  

  图四 钙钛矿层和电子传输层中拔出PMMA拦截层进一步进步器件功能

  (A) 钙钛矿层和电子传输层中拔出PMMA拦截层的纯电子纯空穴器件J-V曲线;

  (B) 钙钛矿层和电子传输层中拔出PMMA拦截层的器件布局表示图;

  (C)拔出PMMA拦截层后器件的电流服从漫衍统计图;功能最优的钙钛矿LED

  (D) L-J-V 曲线和 (E) EQE-L 曲线;

  (F) 钙钛矿LED寿命测试曲线。

  小结

  研讨职员使用CsPbBr3和MABr在极性溶剂DMSO的溶解度差别,乐成用一步法旋涂失掉具有CsPbBr3@MABr核壳布局的高荧光量子服从(PLQY)的钙钛矿薄膜。研讨指出MABr的参加有助于CsPbBr3的形核和长大,并有用钝化CsPbBr3外貌缺陷,低落无辐射复合,且CsPbBr3上的MABr能起到均衡电荷注入的结果。

  研讨职员经过在发光层和电子传输层之间拔出PMMA绝缘质料,进一步进步了器件中的电子空穴注入均衡,终极失掉的钙钛矿发光二级管EQE到达20.3%,稳固性凌驾100小时,使钙钛矿LED的生长到达了一个新的高度。


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