一种增强蓝色钙钛矿LED性能的新策略

中国科技大学崔林松教授的研究团队与剑桥大学塞缪尔·斯特兰克斯教授的团队合作，设计了一种基于钙钛矿材料的提高蓝光发光二极管（LED）性能的新策略。他们的研究发表在《自然光子学》上。

钙钛矿LED因其优越的发光特性和成本效益，已成为照明和显示领域有前景的下一代技术。虽然在绿色、红色和近红外钙钛矿LED方面取得了重大进展，但蓝色钙钛矿LED的发展却滞后了，成为该领域的主要瓶颈。

图片:81831AE292BF85B4EE060CF8AC1_7042AA70_10B776.png

蓝光钙钛矿LED器件结构与性能

为了应对这一挑战，研究团队设计了一种多功能离子添加剂，氯化双(三苯基膦)亚胺(PPNCl)，具有多种带电共振形式和动态电子态。这种化合物能够精确控制钙钛矿相的组成和分布，有效地抑制非辐射复合通道和离子迁移，从而显著提高蓝色钙钛矿LED的效率和稳定性。

PPNCl通过氢键与钙钛矿的组分相互作用，影响结晶过程，并有利于向具有增强发光效率的高维相转变。

瞬态吸收光谱（TA）研究进一步表明，PPNCl加速了从低维相到高维相的能量转移过程，抑制了低维相中由于非辐射复合导致的能量转移不完全和能量损失。

此外，PPNCl分子与钙钛矿组分配位并表现出静电相互作用，有效地钝化钙钛矿薄膜中的缺陷并抑制卤素离子迁移，从而显著提高了钙钛矿薄膜的发光效率和光谱稳定性。

得益于PPNCl对钙钛矿相分布、缺陷态和离子迁移的有效控制，实现了高效稳定的蓝色钙钛矿LED。这些器件的峰值外部量子效率（EQE）为21.4%（发射峰在483nm），是迄今为止蓝色钙钛矿LED达到的最高效率。此外，器件的稳定性提高了近30倍。

这一创新成就为蓝色钙钛矿LED性能的进一步发展铺平了道路，标志着钙钛矿LED技术的显著进步。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41566-024-01382-6