浙江大学戴兴良&叶志镇院士最新AM:抑制CsPbX3纳米晶薄膜层间离子迁移实现高效稳定电致发光

来源:印刷钙钛矿光电器件发布时间:2025-06-03 14:22:14

混合卤化物钙钛矿发光二极管面临着场相关相分离的关键挑战。用配体锚定的离散胶体CsPbX3纳米晶体有望抑制相分离,但当其作为发射膜集成到LED中时,离子迁移如何进行仍是一个谜。具体而言,需要分离单个纳米晶体内部或沿电场方向跨纳米晶体的离子迁移对PeLED性能的影响。鉴于此,浙江大学高贇,戴兴良,叶志镇院士在期刊《Advanced Materials》上发文“Suppressing Interlayer Ion Migration in CsPbX3 Nanocrystal Films for Realizing Efficient and Stable Electroluminescence”开发了一种低温辅助转印方法,构建了一个包含清晰CsPbBr3-CsPbI3纳米晶体薄膜界面的模型PeLED,用于追踪钙钛矿纳米晶体薄膜之间沿电场方向的离子迁移。综合研究表明,穿过纳米晶体薄膜界面的卤素离子会导致严重的相分离和器件稳定性差,而非水平层内扩散。单层CsPbX3纳米晶薄膜可有效抑制层间离子迁移引起的场相关相分离,显著提高电致发光稳定性,包括光谱和寿命。优化结构在基于混合卤化物CsPb(Ix/Br1-x)3的纯红色PeLED中,实现了26.9%的高外量子效率,并在初始亮度为100 cd m−2时将工作半衰期显著延长至61.2小时,比采用多层纳米晶的对照器件长300多倍。

创新点:

低温辅助转移印刷方法开发了一种基于等离子体处理的PDMS和低温退火的转移印刷方法,成功构建了清晰的CsPbBr3-CsPbI3纳米晶膜界面,用于追踪离子迁移行为。

揭示离子迁移机制通过实验证明,卤素离子在电场驱动下穿过纳米晶膜界面,导致严重的相分离和器件性能下降,而非水平层内扩散。

单层纳米晶膜的应用采用单层钙钛矿纳米晶膜作为发射层,消除了沿电场方向的离子迁移,显著提高了电致发光的稳定性和寿命

未来展望:

引入间隔层的影响虽然研究表明间隔层可以抑制离子迁移,但间隔层的引入也会生成新的间隔层-纳米晶界面,可能导致载流子在新生成的界面处积聚和阻塞,从而影响器件性能。

进一步研究需要进一步研究如何在抑制离子迁移的同时,保持高效的电荷注入和传输,以进一步提升器件的性能。

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