陈怡沐&王娜娜&白赛AFM:氨基酸添加剂工程实现高效高亮度锡卤化物钙钛矿近红外发光二极管

来源:知光谷发布时间:2025-09-08 10:26:16

锡(Sn)卤化物钙钛矿作为环境友好型材料,有望实现发射波长可延伸至近红外区域(超越有毒铅基材料)的发光二极管。尽管锡基钙钛矿LED(PeLEDs)发展迅速,但仍需深入理解并精细调控锡钙钛矿的结晶过程以进一步提升器件性能。

本研究哈尔滨工业大学(深圳)陈怡沐、南京工业大学王娜娜和电子科技大学白赛等人系统探究了两种典型氨基酸——L-苯丙氨酸(Phe)和L-酪氨酸(Tyr)作为添加剂在调控异质结构锡钙钛矿发光层及其PeLEDs性能中的作用。研究表明,相较于Phe,Tyr因具有额外的还原性酚基团,能更有效地延缓锡钙钛矿的快速结晶、抑制Sn²⁺氧化,从而制备出高均匀性和高发光性能的发光层。更重要的是,Tyr分子可提高Sn²⁺核的电子密度,促进底层低维钙钛矿相的形成,从而提升器件中的电荷注入效率。

优化后的Tyr基器件实现了13.2%的峰值外量子效率(EQE)和165 W sr⁻¹ m⁻²的最大辐射亮度,为锡基近红外PeLEDs设立了新标杆。

文章亮点

氨基酸添加剂精准调控结晶与抗氧化:Tyr凭借酚基团显著延缓锡钙钛矿结晶、抑制Sn²⁺氧化,获得高均匀、低缺陷的发光层,PLQY高达45%。

促进低维相形成优化电荷注入:Tyr提高Sn²⁺电子密度,稳定碘锡酸盐复合物,促进底层低维钙钛矿相生成,增强空穴注入,降低效率滚降。

器件性能创纪录:Tyr基PeLEDs实现13.2%的EQE(当前锡基近红外最高)和165 W sr⁻¹ m⁻²辐射亮度,同时在高电流密度下保持高效率和稳定性。

Y. Liu, H. Wang, F. Zhang, et al. “ High-Efficiency and Stable Pure Bromine Blue Light-Emitting Diodes Enabled by Hybrid Quasi-2D Perovskite.” Adv. Funct. Mater. (2025): e15841.

https://doi.org/10.1002/adfm.202515841


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