南开大学袁明鉴研究员Nat. Commun.：高性能、大面积的准二维钙钛矿LED

【引言】

金属卤化物钙钛矿材料由于其优越的光电性能，被认为是最有希望应用于下一代发光二极管(LED)的材料之一。经过几年的发展，钙钛矿LED(PeLED)的外量子效率(EQE)已经超过了20%。然而，非常高效的器件仍然局限于小型器件。大面积PeLED的性能通常会严重下降。尽管刮涂等新技术为大面积钙钛矿LED的制造提供了新的思路，但用这些方法制造的器件性能仍远低于用旋涂法制成的器件。小的发光面积明显阻碍了它们的商业化，特别是阻碍了它们在需要大的发光面积的显示和固态照明中的应用。这个问题迫切需要解决。具有自组装的多量子阱结构的准二维钙钛矿薄膜是钙钛矿的一个重要类别，由于其优异的光学性能，在小面积PeLED中取得了巨大的成功。单步溶液处理特性使准二维钙钛矿成为大面积器件的制造的理想候选材料。快速均匀的结晶是保证高质量准二维薄膜形成的前提条件，也是整个PeLED的制备过程中最重要的步骤。迄今为止，“反溶剂辅助”旋涂法被证明是制备高质量准二维薄膜的最有效方法。验证“反溶剂辅助”方法的有效性、探索失效机理和寻求新的解决方案，是开发高性能、大面积的准二维PeLED的必要步骤。

【成果简介】

研究人员研究了广泛应用的活性膜制备方法的失效机理;并将其归因于严重的相偏析。因此，他们引入L-正缬氨酸来构造具有低生成焓的COO -配位中间相。新的中间相改变了结晶路径，从而抑制了相偏析。因此，他们获得了性能优良的高质量大面积准二维钙钛矿薄膜。在此基础上，他们进一步合理调整了薄膜的复合动力学。他们报道了一系列活性面积为9.0 cm²的高效绿色准二维PeLED。最高效的大面积PeLED的峰值EQE为16.4%。准二维PeLED的亮度高达9.1 × 10⁴cd m⁻²。上述成果以“High-performance large-area quasi-2D perovskite light-emitting diodes”为题发表于国际期刊Nat. Commun.上，通讯作者为南开大学化学院先进能源材料化学教育部重点实验室的袁明鉴研究员。

【图文导读】

图1.“反溶剂辅助”法制成的大面积准二维钙钛矿薄膜的表征

图2.通过L-正缬氨酸调节中间相来抑制相偏析

图3.大面积准二维钙钛矿薄膜的表征

图4.E_b不同的准二维钙钛矿薄膜的复合动力学行为

图5.大面积和小面积的PeLED的表征

文献链接：High-performance large-area quasi-2D perovskite light-emitting diodes（Nature Communications，2021，DOI：10.1038/s41467-021-22529-x）

本文由kv1004供稿。