林雪平大学&剑桥大学《Nature》子刊：PeLED又一个里程碑！

编辑推荐：首次展示了基于混合卤化物三维钙钛矿的高效和光谱稳定的蓝色和深蓝色PELED，其峰值EQE分别为11.0%和5.5%，呈现了迄今为止最有效的两种蓝色PELED。作者的研究为未来蓝色钙钛矿发光体的发展提供了广阔的途径，代表了钙钛矿发光二极管在全彩显示和照明应用中的又一个里程碑。

明亮高效的蓝光发射是金属卤化物钙钛矿型发光二极管进一步发展的关键。尽管改变溴化物/氯化物组成可直接实现蓝色发射，但由于颜色稳定性差和严重的光致发光猝灭，该策略的实际实施一直具有挑战性。这两种有害影响在高氯化物含量的钙钛矿中变得越来越突出。

来自林雪平大学和剑桥大学等单位的研究人员解决了混合卤化物钙钛矿的这些关键挑战，并展示了光谱稳定的蓝色钙钛矿发光二极管，发射波长范围从490纳米到451纳米。发射颜色通过改变卤化物成分直接调谐。特别是基于三维钙钛矿结构的蓝色和深蓝色发光二极管的EQE值分别为11.0%和5.5%。相关论文以题目为“Mixed halide perovskites for spectrally stable and high-efficiencyblue light-emitting diodes”发表在Nature Communications期刊上。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-020-20582-6

CIE y坐标值低于0.15且（x+y）值低于0.30的蓝色发光二极管对于显示和节能照明应用至关重要。与之前的发光技术类似，在金属卤化物钙钛矿型发光二极管（PELED）中实现高效的蓝色发射已被证明是非常具有挑战性的，其性能远远落后于绿色、红色和近红外对应物。目前在PELED材料方面的工作主要是利用量子限制效应进行带隙工程，即使用混合维钙钛矿或胶体钙钛矿纳米晶体。

尽管在开发天蓝色PELED（CIE y>0.15）方面取得了显著进展，但使用这些策略实现蓝色排放发射的难度越来越大。例如，通过强量子限制实现的最先进的蓝发射体通常由于过量的大尺寸有机阳离子和/或过度封端配体而遭受劣化的电子性质。这些问题导致有问题的电荷注入，因此亮度低，以及薄膜的光致发光量子产率（PLQYs）和器件的外部量子效率（EQEs）之间的巨大差距。与加强量子限制相比，调整卤化物阴离子是调节钙钛矿带隙的更直接的方法。然而，由于偏压下的阴离子偏析，蓝色钙钛矿发射体（混合溴/氯钙钛矿）的颜色稳定性较差，这在很大程度上阻碍了这种简单方法在蓝色PELED中的实施。

此外，人们已经广泛地观察到，PLQYs随着氯化物含量的增加而减少，因为与溴化物和碘化物对应物相比，氯化物钙钛矿的缺陷耐受性较差。这两个问题在具有高氯化物含量的钙钛矿中都特别明显，这是产生蓝色和深蓝色离子所需要的。最近，人们借用了缓解钙钛矿型太阳能电池中光致相分离的策略（例如缺陷钝化）来提高溴/氯混合PELED的光谱稳定性。到目前为止，这些策略仅在氯化物含量较低（<30%）的情况下可行。不幸的是，即使将溴/氯钙钛矿混合策略与增强量子限制的优点结合起来，光谱稳定的蓝色PELED的器件性能仍然离实际应用很远。（文：爱新觉罗星）

图1. 器件结构和性能

图2. 了解VAC处理设备优越的光谱稳定性

图3. 理解VAC过程中卤化物的再分配

图4. 40%和45%Cl含量的Rb钝化钙钛矿的器件性能。