No campo dos dispositivos eletroluminescentes de perovskita (PeLEDs), o desempenho dos dispositivos eletroluminescentes azuis fica atrás de outros dispositivos semelhantes devido à falta de métodos de fabricação. Aqui, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Pequim, Instituto de Pesquisa de Física Química de Dalian, Academia Chinesa de Ciências e Instituto de Física Aplicada de Xangai, Academia Chinesa de Ciências usaram brometo de 2-feniletilamina (PEABr) e brometo de 3,3-difenilpropilamina (DPPABr) . ) de ligantes mistos para preparar filmes nanocristalinos de CsPbClBr2 in situ. A mistura dos dois ligantes resultou em uma forte emissão de luz azul a 470 nm com um rendimento quântico de fotoluminescência de até 60% devido à formação de uma distribuição estreita de largura de poço quântico. Com base nisso, um dispositivo de perovskita azul altamente eficiente com uma eficiência quântica externa máxima de 8,8% foi obtido em 473 nm.
The related paper was published in the journal Nature Communication with the title "Dimension control of in situ fabricated CsPbClBr2 nanocrystal films toward efficient blue light-emitting diodes".
Perovskite light-emitting diodes (PeLEDs) have emerged as an emerging display technology due to their high color purity, high external quantum efficiency (EQE), and solution processability. Taking advantage of the ionic properties of metal halide perovskites, PELEDs can be directly fabricated by an in-situ fabrication technique of spin-coating perovskite precursor solutions on target substrates. Since room-temperature-operating perovskite electroluminescence (EL) devices were first reported in 2014, green, red, and near-infrared PeLEDs have achieved maximum EQEs of over 20 percent , comparable to organic light-emitting diodes and quantum dot light-emitting diodes. However, the performance of blue PeLEDs still lags behind their green, red, and near-infrared light-emitting diodes, especially for display applications in the pure blue region (455–475 nm), which is an obstacle to the development of full-color display technologies.
Em geral, a modulação espectral de emissores do tipo perovskita-pode ser obtida ajustando a composição, tamanho e/ou tamanho. Ao reduzir o tamanho das perovskitas em massa ou introduzir haletos mistos, nanocristais de perovskita tridimensionais com emissão azul foram preparados com sucesso. No entanto, os problemas de eficiência e estabilidade dos dispositivos eletroluminescentes azuis baseados em nanocristais de perovskita de tamanho pequeno-são principalmente devido à purificação complicada e separação de fases.
Outra estratégia para obter PeLEDs azuis de alta-eficiência é construir estruturas de perovskita quase-duas-dimensionais (quase-2D) com vários poços quânticos. As propriedades de fotoluminescência (PL) dessas perovskitas quase-2D estão intimamente relacionadas com a transferência de energia de pequenos para grandes domínios n. Descobriu-se que uma distribuição de largura de poço quântico de perovskita plana quase 2D (QWD) é essencial para facilitar o transporte de portadores e reduzir a perda de energia adicional para a realização de dispositivos fotovoltaicos de alto desempenho. No entanto, o efeito do QWD em dispositivos EL é menos estudado.
Sabe-se que QWD pode ser controlado ajustando a proporção de misturas de precursores ou por engenharia de ligantes. Aqui, é demonstrado que o uso de ligantes duplos é uma estratégia eficaz para controlar a QWD de filmes nanocristalinos de CsPbClBr2 preparados in situ. O brometo de 2-feniletilamina (PEABr) é um ligante eficiente para formar pequenos domínios n, enquanto o brometo de 3,3-difenilpropilamina (DPPABr) é um ligante eficiente para formar grandes valores n. Uma escolha criteriosa da proporção dos dois ligantes pode estreitar o QWD com uma dominação central de n=4.
Esse controle de tamanho eficiente facilita a transferência de energia eficiente, resultando em uma forte emissão de luz azul no comprimento de onda de 470 nm com rendimento quântico PL (PLQY) de até 60%. A utilização de ligantes duplos com propensão a formar domínios n pequenos e domínios n grandes é uma estratégia versátil para obter QWD estreito para propriedades PL aprimoradas. Com base nos filmes finos otimizados preparados pela mistura de PEABr e DPPABr, um dispositivo de eletroluminescência azul de alta-eficiência com um EQE máximo de 8,8% foi obtido em um comprimento de onda de 473 nm. (Texto: Aisin Gioro Star)
Fig. 1 Características estruturais de filmes finos nanocristalinos de CsPbClBr2. Diagrama esquemático do processo de preparação in-situ de filmes finos nanocristalinos de CsPbClBr2. A relação entre a intensidade integral q do padrão GIWAXS de filmes nanocristalinos de CsPbClBr2 com diferentes proporções de DPPABr e PEABr foi estudada.
Fig. 2 Medidas ópticas de filmes finos nanocristalinos de CsPbClBr2. Espectros de fotoluminescência de estado estacionário, espectros de absorção e b-PLQYs de filmes nanocristalinos de CsPbClBr2 com diferentes proporções de DPPABr e PEABr foram estudados.
Fig. 3 The effect of QWD on its carrier dynamics. a, b Peak FWHM evolution extracted from broad bleached peaks (425–470 nm) of D0P8, D4P4 and D8P0 samples. c Schematic illustration of the carrier behavior after excitation. The carrier recombination process can be divided into five stages: I, carrier formation; II, exciton transfer; III, charge transfer; IV, reverse charge transfer; V, continuous charge transfer and recombination.
Figure 4 Blue perovskite device features. Energy level diagram of an electroluminescent device. Cross-sectional TEM image of a multilayer electroluminescent device. c EL spectra at 3.6, 4.4 and 5.2V forward bias. d Current density-brightness-voltage characteristics of the best performing device. EQE – Voltage characteristics of optimal performance equipment. f Maximum EQE histogram of 28 devices.
