《AFM》：或具革命性意义！高性能绿色PeLED能量电荷双转移策略

钙钛矿发光二极管（PeLED）由于其独特的性能，例如通过其成分控制可调发射波长，具有半最大半宽（FWHM）的高色纯度光发射、溶液加工性以及与柔性衬底的兼容性，近年来引起了人们的极大兴趣。然而，PeLED的性能受到其低量子效率和不平衡电荷注入的限制。

 

为了解决这些问题，来自延世大学的学者将CBP和PVK的新型共孔传递层（HTL）引入到PeLED中。通过优化CBP和PVK的组成比、HTL与发射层的能级的良好对齐以及高效的Förster谐振能量转移和增强的电荷转移，显着提高了基于CsPbBr₃的PeLED的性能。PeLED具有PVK_0.5–CBP_0.5 HTL的优化组成比，表现出最佳的器件性能，亮度为31641 cd∙m⁻²，电流效率为39.2 cd∙A⁻¹，外部量子效率为15.4%。因此，所提出的能量和电荷双转移策略有望在PeLED研究领域具有革命性意义。相关文章以“Energy and Charge Dual Transfer Engineering for High-Performance Green Perovskite Light-Emitting Diodes”标题发表在Advanced Functional Materials。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202112849

图1. a） FRET示意图以及PVK，CBP和CsPbBr₃的光谱性质。PeLED中的激子重组和FRET过程与b）CBP和c）HOMO水平控制的co-HTL。

图2. a) 具有不同 CBP 组成比的薄膜的 PL 光谱：石英/CsPbBr ₃（原始）和石英/PVK _{1− x} ‒CBP _x /CsPbBr ₃薄膜。b)通过 TRPL 获得的具有和不具有 CsPbBr 3的不同 HTL 薄膜（供体）的 PL 寿命。c)由石英/PVK _{1- x} -CBP _x和石英/PVK _{1- x} -CBP _x /CsPbBr ₃薄膜的PL寿命计算的具有不同的CBP组成比的FRET效率。d) CsPbBr ₃ (受体) 在通过 TRPL 光谱获得的不同 HTL 薄膜上的 PL 寿命。

 

图3. a）截止区域和 VB 区域的 UPS 光谱和 b）具有不同 CBP 组成比的不同 HTL 的转换 Tauc 图。c)PeLED 的能级图。d) 具有不同 HTL 和不同 CBP (ITO/PEDOT:PSS/HTL/Au) 组成比的 HOD 和 e) 具有 EML (ITO/PEDOT:PSS/HTL/CsPbBr ₃/Au ) 的 HOD 的电流密度-电压特性) 和带有 EML (ITO/ZnO/CsPbBr ₃ /PC ₆₁BM/Al) 的 EOD。 

图4. a) 具有不同 HTL 的器件 (ITO/PEDOT:PSS/HTL/CsPbBr ₃ /PC 61 BM/Al) 的模拟激子复合率分布情况和 b) 具有不同 HTL 的模拟器件的最大和平均激子复合率分布情况。

 

图5. a) L-V特性，b) EL 光谱和发光图像 (2 × 2 mm ² )，c) 归一化 EL 光谱，d) 对应于 EL 光谱的 CIE 坐标特性，e) EQE，和f) 具有不同CBP组成比例的PeLED的t₅₀。

 

综上所述，本研究通过采用PVK和CBP的新型共HTL，证明了一种可行且简单的高性能绿色PeLED制造方法。PVK-CBP的共HTL通过FRET效应有效地收获了泄漏的激子，从而增加了CsPbBr₃EML的PL寿命。此外，通过改变CBP和PVK之间的组成比例，优化了具有PVK-CBP共HTL的PeLED的VBM水平，从而促进了孔的传输。通过对能级和电荷转移进行工程设计，可以显著提高器件性能，通过理论和实验分析证明了这一点。本研究表明，PVK-CBP的新型共HTL通过高效的FRET介导的能量转移和增强的电荷转移成功地提高了PeLED的性能和运行稳定性，为提高PeLED的性能提供了一种简单而有效的方法。（文：SSC）

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