【材料】蓝光准二维钙钛矿发光二极管中的双配体协同效应

近年来，钙钛矿发光二极管（PeLEDs）逐渐成为一个重要的研究热点，其被认为是下一代显示和照明技术的有力竞争者。随着学术界研究的推进，该领域取得了多项突破性的进展，绿光、红光以及近红外PeLEDs的最高外量子效率（EQE）都已经超过20%。与之相比，蓝光钙钛矿发光二极管的器件性能依然处在较低的水平。虽然通过混合氯和溴元素，可以精细地调整钙钛矿的带隙，从而实现蓝光发射。但是，该种混合体系的钙钛矿极不稳定，在热处理或者高电压下很容易发生光谱红移。

有鉴于此，苏州大学的廖良生教授、王照奎教授课题组与河南师范大学刘玉芳教授课题组合作，利用多配体协同效应制备了具有高稳定性和较高EQE的蓝光PeLEDs。研究者发现，PEABr配体辅助形成的CsPbBr₃钙钛矿薄膜中，二维相分布极宽（从n=1一直到3D相），因为激子转移过程的存在，薄膜依然发出绿光。通过加入适量的新型配体（NPABr₂），薄膜的相分布变得极窄，只存在n=2和n=3的准二维相，成功实现蓝色荧光。与此同时，薄膜的PLQY基本保持不变。该种混合配体辅助生长的钙钛矿薄膜在紫外光照射或者70 °C热处理下，具有较好的稳定性。此外，研究者还使用了瞬态吸收光谱技术（TA）研究了该种钙钛矿薄膜内部的载流子传输动力学。基于该种蓝光钙钛矿薄膜的LED器件表现出了峰位为485 nm的蓝光电致光谱，其最高EQE为2.62%，最大亮度为1200 cd m^-2。更重的是，器件的电致光谱极其稳定，在高电压长时间驱动下，峰位没有任何改变。该工作为制备稳定且高效的蓝光LED器件提供了一种新的策略。

图1. (a) 两种薄膜不同的相分布示意图。（b) 两个配体的分子结构。（c)不同配体处理的钙钛矿薄膜在365nm紫外光照射下的光致发光照片。（d)不同配体处理的钙钛矿薄膜PL光谱。（e)不同配体处理的钙钛矿薄膜的吸收光谱。（f)不同配体处理的钙钛矿薄膜的PLQY值。

图2. 基于新型钙钛矿薄膜的蓝光LED器件的性能。

图3. （a）偏压为3.4 V时器件的EL光谱随时间的变化。（b) 在偏压为3.0 V和3.4 V下测试的器件T₅₀寿命。

这一成果近期发表在Advanced Functional Materials 上，文章的第一作者为苏州大学硕士研究生金严，通讯作者为苏州大学的王照奎教授、廖良生教授和河南师范大学的刘玉芳教授。