W dziedzinie perowskitowych urządzeń elektroluminescencyjnych (PeLED) wydajność niebieskich urządzeń elektroluminescencyjnych pozostaje w tyle za innymi podobnymi urządzeniami ze względu na brak metod wytwarzania. Tutaj naukowcy z Beijing Institute of Technology, Dalian Research Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences i Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, zastosowali bromek 2-fenyloetyloaminy (PEABr) i bromek 3,3-difenylopropyloaminy (DPPABr). . ) mieszanych ligandów do przygotowania nanokrystalicznych filmów CsPbClBr2 in situ. Zmieszanie dwóch ligandów razem dało silną emisję światła niebieskiego przy długości fali 470 nm z wydajnością kwantową fotoluminescencji sięgającą 60 procent, dzięki utworzeniu wąskiego rozkładu szerokości studni kwantowych. Na tej podstawie uzyskano wysokowydajne urządzenie z niebieskim perowskitem o maksymalnej zewnętrznej wydajności kwantowej 8,8 procent przy 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.
Ogólnie rzecz biorąc, modulację widmową emiterów typu perowskitu- można osiągnąć poprzez dostrojenie składu, rozmiaru i/lub rozmiaru. Dzięki zmniejszeniu rozmiarów perowskitów w masie lub wprowadzeniu mieszanych halogenków udało się przygotować trójwymiarowe-nanokryształy perowskitu z niebieską emisją. Jednak problemy z wydajnością i stabilnością niebieskich urządzeń elektroluminescencyjnych opartych na tak małych-rozmiarach nanokryształów perowskitu wynikają głównie ze skomplikowanego oczyszczania i rozdzielania faz.
Inną strategią osiągnięcia wysokiej-wydajności niebieskich diod PeLED jest skonstruowanie quasi-dwu-wymiarowych (quasi-2D) struktur perowskitowych z wieloma studniami kwantowymi. Właściwości fotoluminescencji (PL) tych quasi-2D perowskitów są ściśle związane z transferem energii z małych n domen do dużych. Stwierdzono, że płaski quasi-2D perowskitowy rozkład szerokości studni kwantowej (QWD) jest niezbędny do ułatwienia transportu nośników i zmniejszenia dodatkowych strat energii do realizacji wysokowydajnych urządzeń fotowoltaicznych. Jednak wpływ QWD na urządzenia EL jest mniej zbadany.
Wiadomo, że QWD można kontrolować przez dostosowanie stosunku mieszanin prekursorów lub przez inżynierię ligandów. Tutaj wykazano, że zastosowanie podwójnych ligandów jest skuteczną strategią kontrolowania QWD nanokrystalicznych filmów CsPbClBr2 przygotowanych in situ. Bromek 2-fenyloetyloaminy (PEABr) jest wydajnym ligandem do tworzenia małych domen n, podczas gdy bromek 3,3-difenylopropyloaminy (DPPABr) jest wydajnym ligandem do tworzenia dużych wartości n. Rozsądny wybór stosunku dwóch ligandów może zawęzić QWD z centralną dominacją n=4.
Ta wydajna kontrola rozmiaru ułatwia wydajny transfer energii, co skutkuje emisją silnego niebieskiego światła o długości fali 470 nm z wydajnością kwantową PL (PLQY) nawet do 60 procent. Wykorzystanie podwójnych ligandów ze skłonnością do tworzenia małych domen n i dużych domen n jest wszechstronną strategią osiągnięcia wąskiej QWD dla ulepszonych właściwości PL. W oparciu o zoptymalizowane cienkie folie przygotowane przez zmieszanie PEABr i DPPABr, przy długości fali 473 nm uzyskano wysokowydajne niebieskie urządzenie elektroluminescencyjne o maksymalnej EQE 8,8 procent. (Tekst: Aisin Gioro Gwiazda)
Rys. 1 Charakterystyka strukturalna cienkich warstw nanokrystalicznych CsPbClBr2. Schemat ideowy procesu przygotowania in-situ cienkich warstw nanokrystalicznych CsPbClBr2. Zbadano zależność między intensywnością całkowania q wzoru GIWAXS warstw nanokrystalicznych CsPbClBr2 o różnych stosunkach DPPABr i PEABr.
Rys. 2 Pomiary optyczne cienkich warstw nanokrystalicznych CsPbClBr2. Zbadano widma fotoluminescencji w stanie ustalonym, widma absorpcyjne oraz b-PLQY warstw nanokrystalicznych CsPbClBr2 o różnych proporcjach DPPABr i PEABr.
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.
