苏大《AFM》一种简单可靠策略，实现高效深蓝钙钛矿发光二极管！

编辑推荐：作者在HTL表面引入K+离子，通过K+和卤化物离子之间的强偶极相互作用来引导深蓝色钙钛矿晶粒的结晶，从而展示了一种简洁而有效的界面工程策略。

钙钛矿型发光二极管是溶液处理全色显示器的新兴候选材料。然而，深蓝色的器件性能仍然远远落后于红色和绿色的器件，这在很大程度上受到外部量子效率(EQE)低和工作稳定性差的限制。

来自苏州大学、华东师范大学及中国科学院的研究人员提出了一种简单可靠的钙钛矿晶化策略，通过合理的界面工程改善了钙钛矿晶体的深蓝色发射。通过以钾离子(K⁺)作为对基体进行改性，实现了表面覆盖率高、晶体取向可控的钙钛矿结构的界面。其中K⁺引导晶粒生长，增强了其辐射复合和空穴传输能力。在469 nm处发射的深蓝色PeLEDs的峰值EQE为4.14%，最大亮度为451cdm^-2，光谱稳定的色坐标为(0.125，0.076)，实现了器件性能的协同提升。相关论文以题目为“Interfacial Potassium-Guided Grain Growth for Efficient Deep-Blue Perovskite Light-Emitting Diodes”发表在Advanced Functional Materials 期刊上。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202006736

金属卤化物钙钛矿型发光二极管(PeLED)由于其快速提高的效率、方便的发射可调谐性、高颜色纯度、溶液可加工性和灵活性，为下一代全彩色显示和固态照明技术带来了巨大的希望。到目前为止，由于钙钛矿型发射体的成分调制、缺陷钝化和尺寸工程，器件性能已经取得了巨大的发展。而天蓝色器件也达到了超过10%的EQE。然而，发射波长<470 nm的深蓝色PeLED仍然存在效率和稳定性较差的问题。通常，卤化物工程和尺寸工程是产生深蓝色发光的两种主要方法。在连续的电激励下，随着卤素空位的形成和无机铯卤化铅钙钛矿的电致发光光谱的红移，将发生快速的离子迁移和2D相退化。

为了减轻光谱的不稳定性，人们探索了几种合适的材料作为前驱体添加剂，以稳定胶体钙钛矿量子的深蓝色电致发光峰。由于铷(Rb)、钾(K)或甲脒(FA)阳离子与铯(Cs)阳离子的混合，一种流行的成分策略已经被证明可以获得稳定的蓝色PeLED的电致发光光谱。此外，人们普遍认为，由于离子缺陷，在钙钛矿型薄膜的接触界面和晶界处存在严重的陷阱介导的非辐射复合损耗，这是高效PELED的一个关键限制。因此，在绝大多数情况下，钙钛矿型薄膜和高效的PELED都追求细小的晶粒，这可以在空间上限制激子扩散长度，最大限度地利用激子进行辐射复合。在前驱体溶液中使用长链有机铵盐已被认为是促进小晶粒形成和作为钙钛矿薄膜禁带调谐隔离剂的有效途径。

不幸的是，随着薄膜形貌的控制，引入长链有机铵组分将在一定程度上牺牲钙钛矿薄膜的导电性，因为它们具有固有的绝缘性能。除了形态限制外，深蓝色钙钛矿发射体还具有电子和空穴的不平衡注入导致了钙钛矿块体和HTL与钙钛矿薄膜界面处的电致发光猝灭。因此，调制具有稳定发光和良好电荷传输特性的深蓝色钙钛矿薄膜是获得高效稳定的深蓝色薄膜的必要前提。（文：爱新觉罗星）

图1.在参照物和K⁺修饰的PEDOT：PSS HTL上生长的钙钛矿型薄膜的结构特征和光学性质。A)钙钛矿前驱体溶液液滴在不同HTL上的接触角。B)不同衬底上生长的(Cs/FA/p-F-PEA)Pb(Cl/Br)3钙钛矿的SEM照片。C)在紫外灯下拍摄的钙钛矿型薄膜的照片。D)参照物和e)K+改性钙钛矿薄膜的GIXRD图谱。F)钙钛矿薄膜的稳态光致发光光谱和g)瞬态光致发光衰减曲线。

图2.深蓝K⁺修饰的PELED的器件结构和性能特性。A)器件结构原理图和横截面扫描电镜图像。B)电流密度-电压(J-V)和亮度-电压(L-V)曲线。C)EQE-电流密度和电流效率-电流密度曲线。D)在1.0 mA cm^-2恒定电流密度下测试工作寿命。e)不同偏置电压下的EL谱。插图是一张K⁺修饰的PELED的照片，显示了正向偏置下的深蓝色发射。F)CIE在不同偏置电压下的坐标。

图3.钙钛矿薄膜中K+引导的晶粒生长和空穴传输的示意图。A)参考薄膜和K+修饰的PEDOT：PSS薄膜的旋涂。B)钙钛矿晶体在不同衬底上的生长。C)从PEDOT：PSS到钙钛矿型薄膜的空穴输运特性。