中国科学院半导体研究所张兴旺、游经碧团队:通过挥发性添加剂 I2 进行碘管理的高效红色钙钛矿LED

来源:光电未来发布时间:2025-05-27 11:29:44

最近,钙钛矿发光二极管(PeLED)因其卓越的特性,包括高色纯度和可微调的发射波长,在彻底改变显示技术方面展现出显著的潜力,成为光电子学的前沿研究领域。最先进的纯碘 PeLED 外部量子效率(EQE)已超过 30%,是迈向高效发射源的里程碑。然而,这些高效器件通常发射的是近红外光谱的光,偏离了显示应用所需的可见光光谱。相比之下,在 620-650 纳米(纯红光)和 650-700 纳米(深红光)波长范围内的红光发光二极管的性能尚未达到上述高度,仍有待进一步提高。

阻碍设备性能的一个关键挑战是通过溶液加工合成的钙钛矿薄膜中的缺陷。卤素空位缺陷因其形成能量低而在金属卤化物钙钛矿中十分普遍,众所周知,这种缺陷会诱发离子迁移,从而引发非辐射重组和薄膜降解。一种广泛使用的缓解过钙钛矿薄膜缺陷的策略是引入添加剂,通过特定的官能团(如 P═O、S═O 等)钝化 Pb离子的悬空键。然而,这些引入的添加剂通常位于过钙钛矿薄膜中,从而给系统带来了额外的复杂性,并可能带来需要解决的新挑战,如晶格畸变、结构损坏以及由于额外的有机成分而导致的热稳定性降低。

中国科学院半导体研究所张兴旺、游经碧等人报告了一种避免引入外来元素和基团的创新性缺陷钝化策略。通过加入挥发性 I2 作为添加剂,可以创造一个富碘环境,从而提高碘空位缺陷的形成能,I2 还可以转化为游离 I离子,从而降低碘空位缺陷的密度。这种方法还能改变钙钛矿的表面能,进而调节其结晶动力学,使钙钛矿的结晶度更高,并具有垂直排列的有机间隔层,从而促进电荷载流子的传输。通过采用这种策略,成功地制造出了深红色(678 纳米)发射最大 EQE 为 32.5%、纯红色(649 纳米)发射最大 EQE 为 29.5%的LED,代表了目前所报道的LED 在这些色谱性能方面的最新水平。

【结果】

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