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曾海波&宋继中Nat. Commun.: 双边界面钝化,提高钙钛矿QLED性能!

钙钛矿型量子点发光二极管(QLEDs)具有广色域、色彩真实表现的特点,被认为是高质量照明和显示的候选材料。然而,在量子点(QD)膜组装过程中容易产生大量缺陷,这将严重影响载流子注入,传输和复合,并最终降低QLED性能。


近日,南京理工大学曾海波和宋继中等人报道了一种通过用氧化膦分子二苯基氧化膦-4-(三苯基甲硅烷基)苯基(TSPO1))钝化QD膜的顶部和底部界面的双边钝化策略,从而极大地提高了钙钛矿QLED的效率和稳定性。

采用密度泛函理论(DFT)计算揭示了缺陷陷阱的减少和非辐射复合。通过瞬态TA谱分析和空间电荷限制电流方法进一步验证了缺陷的减少,激子复合效率的提高体现在量子点薄膜的量子阱密度增加(从43%提高到79%)和电光转换效率的提高(量子发光二极管的电流效率从20提高到75 cd A-1,最大量子效率从7.7%提高到18.7%)。通过单面钝化和双面钝化的对比实验,证明了双面钝化的必要性。

除TSPO1外,该体系中使用的其他一系列有机分子也取得了令人印象深刻的结果,显示了这种双边钝化方法的普适性。同时,由于钙钛矿分子与钙钛矿的强相互作用和钙钛矿与CTL之间的阻挡作用,双边钝化的分子使薄膜和发光二极管具有更高的稳定性。例如,观察到T50的工作寿命提高了20倍(从0.8 h增加到15.8 h)。此外,双向钝化有望抑制量子点薄膜和电荷传输层之间的界面缺陷。这一发现突显了在QD薄膜的两个界面上进行钝化对于构建高性能的钙钛型QLED以及其他基于QD的光电子器件(包括太阳能电池和光电探测器)的重要性。

Xu, L., Li, J., Cai, B. et al. A bilateral interfacial passivation strategy promoting efficiency and stability of perovskite quantum dot light-emitting diodes. Nat Commun 11, 3902 (2020)


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