En el camp dels dispositius electroluminescents de perovskita (PeLEDs), el rendiment dels dispositius electroluminescents blaus es queda enrere respecte d'altres dispositius similars a causa de la manca de mètodes de fabricació. Aquí, els investigadors de l'Institut Tecnològic de Pequín, l'Institut de Recerca de Física Química de Dalian, l'Acadèmia Xinesa de Ciències i l'Institut de Física Aplicada de Xangai, l'Acadèmia Xinesa de Ciències van utilitzar bromur de 2-feniletilamina (PEABr) i bromur de 3,3-difenilpropilamina (DPPABr) . ) de lligands mixtes per preparar pel·lícules nanocristal·lines CsPbClBr2 in situ. La barreja dels dos lligands va donar lloc a una forta emissió de llum blava a 470 nm amb un rendiment quàntic de fotoluminescència fins al 60 per cent a causa de la formació d'una distribució d'amplada de pou quàntica estreta. Sobre aquesta base, es va obtenir un dispositiu de perovskita blava altament eficient amb una eficiència quàntica externa màxima del 8, 8 per cent a 473 nm.
The related paper was published in the journal Nature Communication with the title "Dimension control of in situ fabricated CsPbClBr2 nanocrystal films toward efficient blue light-emitting diodes".
Perovskite light-emitting diodes (PeLEDs) have emerged as an emerging display technology due to their high color purity, high external quantum efficiency (EQE), and solution processability. Taking advantage of the ionic properties of metal halide perovskites, PELEDs can be directly fabricated by an in-situ fabrication technique of spin-coating perovskite precursor solutions on target substrates. Since room-temperature-operating perovskite electroluminescence (EL) devices were first reported in 2014, green, red, and near-infrared PeLEDs have achieved maximum EQEs of over 20 percent , comparable to organic light-emitting diodes and quantum dot light-emitting diodes. However, the performance of blue PeLEDs still lags behind their green, red, and near-infrared light-emitting diodes, especially for display applications in the pure blue region (455–475 nm), which is an obstacle to the development of full-color display technologies.
En general, la modulació espectral dels emissors de tipus perovskita-es pot aconseguir ajustant la composició, la mida i/o la mida. Mitjançant la reducció de la mida de les perovskites a granel o la introducció d'halogenurs barrejats, es van preparar amb èxit nanocristalls de perovskite tridimensionals amb emissió blava. Tanmateix, els problemes d'eficiència i estabilitat dels dispositius electroluminescents blaus basats en nanocristalls de perovskita de -tamany tan petita es deuen principalment a una purificació complicada i separació de fases.
Una altra estratègia per aconseguir PeLED blaus d'alta-eficiència és construir estructures de perovskita quasi{-bi- (quasi{-2D) amb múltiples pous quàntics. Les propietats de fotoluminescència (PL) d'aquestes perovskites quasi-2D estan estretament relacionades amb la transferència d'energia de dominis n petits a grans. S'ha trobat que una distribució d'amplada de pou quàntic (QWD) de perovskita quasi 2D és essencial per facilitar el transport del portador i reduir la pèrdua d'energia addicional per realitzar dispositius fotovoltaics d'alt rendiment. Tanmateix, l'efecte de QWD en dispositius EL està menys estudiat.
Se sap que el QWD es pot controlar ajustant la proporció de mescles de precursors o mitjançant l'enginyeria de lligands. Aquí, es demostra que l'ús de lligands duals és una estratègia eficaç per controlar el QWD de les pel·lícules nanocristal·lines CsPbClBr2 preparades in situ. El bromur de 2-feniletilamina (PEABr) és un lligand eficient per formar petits dominis n, mentre que el bromur de 3,3-difenilpropilamina (DPPABr) és un lligand eficient per formar valors n grans. Una elecció prudent de la proporció dels dos lligands pot reduir el QWD amb una dominació central de n=4.
Aquest control de mida eficient facilita la transferència d'energia eficient, donant lloc a una forta emissió de llum blava a una longitud d'ona de 470 nm amb un rendiment quàntic PL (PLQY) fins al 60 per cent. L'ús de lligands duals amb una propensió a formar dominis n petits i dominis n grans és una estratègia versàtil per aconseguir QWD estret per a propietats PL millorades. A partir de les pel·lícules primes optimitzades preparades barrejant PEABr i DPPABr, es va obtenir un dispositiu d'electroluminescència blava d'alta -eficiència amb un EQE màxim del 8,8 per cent a una longitud d'ona de 473 nm. (Text: Aisin Gioro Star)
Fig. 1 Característiques estructurals de les pel·lícules primes nanocristal·lines CsPbClBr2. Diagrama esquemàtic del procés de preparació in-in situ de pel·lícules primes nanocristal·lines CsPbClBr2. Es va estudiar la relació entre la intensitat integral q del patró GIWAXS de pel·lícules nanocristal·lines CsPbClBr2 amb diferents proporcions de DPPABr i PEABr.
Fig. 2 Mesures òptiques de pel·lícules primes nanocristal·lines CsPbClBr2. Es van estudiar els espectres de fotoluminescència en estat estacionari, els espectres d'absorció i els b-PLQY de pel·lícules nanocristal·lines CsPbClBr2 amb diferents proporcions de DPPABr i PEABr.
Fig. 3 The effect of QWD on its carrier dynamics. a, b Peak FWHM evolution extracted from broad bleached peaks (425–470 nm) of D0P8, D4P4 and D8P0 samples. c Schematic illustration of the carrier behavior after excitation. The carrier recombination process can be divided into five stages: I, carrier formation; II, exciton transfer; III, charge transfer; IV, reverse charge transfer; V, continuous charge transfer and recombination.
Figure 4 Blue perovskite device features. Energy level diagram of an electroluminescent device. Cross-sectional TEM image of a multilayer electroluminescent device. c EL spectra at 3.6, 4.4 and 5.2V forward bias. d Current density-brightness-voltage characteristics of the best performing device. EQE – Voltage characteristics of optimal performance equipment. f Maximum EQE histogram of 28 devices.
