Trong lĩnh vực thiết bị phát quang điện perovskite (PeLED), hiệu suất của thiết bị phát quang điện màu xanh lam thua xa các thiết bị tương tự khác do thiếu phương pháp chế tạo. Tại đây, các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Bắc Kinh, Viện Nghiên cứu Vật lý Hóa học Đại Liên, Viện Khoa học Trung Quốc và Viện Vật lý Ứng dụng Thượng Hải, Học viện Khoa học Trung Quốc đã sử dụng 2-phenylethylamine bromide (PEABr) và 3,3-diphenylpropylamine bromide (DPPABr) . ) của các phối tử hỗn hợp để tạo màng tinh thể nano CsPbClBr2 tại chỗ. Trộn hai phối tử với nhau dẫn đến phát ra ánh sáng xanh lam mạnh ở bước sóng 470 nm với hiệu suất lượng tử phát quang cao tới 60% do sự hình thành của phân bố chiều rộng giếng lượng tử hẹp. Trên cơ sở này, thiết bị perovskite màu xanh lam hiệu quả cao với hiệu suất lượng tử bên ngoài tối đa là 8,8% đã thu được ở bước sóng 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.
Nói chung, có thể đạt được sự điều chế quang phổ của bộ phát loại perovskite - bằng cách điều chỉnh thành phần, kích thước và / hoặc kích thước. Bằng cách giảm kích thước của perovskite số lượng lớn hoặc đưa vào hỗn hợp halogenua, tinh thể nano perovskite ba - chiều với phát xạ màu xanh lam đã được điều chế thành công. Tuy nhiên, các vấn đề về hiệu quả và độ ổn định của các thiết bị phát quang điện xanh dựa trên các tinh thể nano perovskite có kích thước - nhỏ như vậy chủ yếu là do quá trình tinh chế và tách pha phức tạp.
Một chiến lược khác để đạt được các cấu trúc perovskite màu xanh lam - hiệu quả cao là xây dựng cấu trúc perovskite gần như {1}} hai - chiều (quasi - 2D) với nhiều giếng lượng tử. Các đặc tính quang phát quang (PL) của các perovskite gần như 2D này có liên quan chặt chẽ đến sự truyền năng lượng từ miền n nhỏ sang miền lớn. Người ta thấy rằng sự phân bố chiều rộng giếng lượng tử perovskite bán kính 2D (QWD) phẳng là điều cần thiết để tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển hạt tải điện và giảm tổn thất năng lượng bổ sung để thực hiện các thiết bị quang điện hiệu suất cao. Tuy nhiên, ảnh hưởng của QWD trên các thiết bị EL còn ít được nghiên cứu.
Được biết, QWD có thể được điều khiển bằng cách điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp tiền chất hoặc bằng kỹ thuật phối tử. Ở đây, người ta chứng minh rằng việc sử dụng các phối tử kép là một chiến lược hiệu quả để kiểm soát QWD của màng tinh thể nano CsPbClBr2 được chuẩn bị tại chỗ. 2-Phenylethylamine bromide (PEABr) là phối tử hiệu quả để hình thành n miền nhỏ, trong khi 3,3-diphenylpropylamine bromide (DPPABr) là phối tử hiệu quả để tạo giá trị n lớn. Một lựa chọn đúng đắn về tỷ lệ của hai phối tử có thể thu hẹp QWD với sự thống trị trung tâm của n=4.
Việc kiểm soát kích thước hiệu quả này tạo điều kiện cho việc truyền năng lượng hiệu quả, dẫn đến phát xạ ánh sáng xanh mạnh ở bước sóng 470 nm với năng suất lượng tử PL (PLQY) cao tới 60%. Sử dụng các phối tử kép có xu hướng hình thành n miền nhỏ và n miền lớn là một chiến lược linh hoạt để đạt được QWD hẹp nhằm nâng cao các đặc tính PL. Dựa trên các màng mỏng được tối ưu hóa được chuẩn bị bằng cách trộn PEABr và DPPABr, thiết bị phát quang điện màu lam hiệu suất cao - với EQE tối đa là 8,8 phần trăm đã thu được ở bước sóng 473 nm. (Văn bản: Aisin Gioro Star)
Hình 1 Đặc điểm cấu trúc của màng mỏng tinh thể nano CsPbClBr2. Sơ đồ của quá trình chuẩn bị - tại chỗ của màng mỏng tinh thể nano CsPbClBr2. Mối quan hệ giữa cường độ tích phân q của mẫu GIWAXS của màng tinh thể nano CsPbClBr2 với các tỷ lệ DPPABr và PEABr khác nhau đã được nghiên cứu.
Hình 2 Các phép đo quang học của màng mỏng tinh thể nano CsPbClBr2. Đã nghiên cứu phổ quang phát quang trạng thái ổn định -, phổ hấp thụ và b - PLQY của màng tinh thể nano CsPbClBr2 với các tỷ lệ DPPABr và PEABr khác nhau đã được nghiên cứu.
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.
