V oblasti perovskitových elektroluminiscenčních zařízení (PeLED) výkon modrých elektroluminiscenčních zařízení zaostává za jinými podobnými zařízeními kvůli nedostatku výrobních metod. Zde výzkumníci z Pekingského technologického institutu, Dalianského výzkumného ústavu chemické fyziky, Čínské akademie věd a Šanghajského institutu aplikované fyziky, Čínské akademie věd použili 2-fenylethylaminbromid (PEABr) a 3,3-difenylpropylaminbromid (DPPABr) . ) smíšených ligandů k přípravě nanokrystalických filmů CsPbClBr2 in situ. Smíchání dvou ligandů dohromady vedlo k silné emisi modrého světla při 470 nm s fotoluminiscenčním kvantovým výtěžkem až 60 procent v důsledku vytvoření úzké distribuce šířky kvantové jamky. Na tomto základě bylo při 473 nm získáno vysoce účinné modré perovskitové zařízení s maximální externí kvantovou účinností 8,8 procenta.
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.
Obecně lze spektrální modulaci zářičů perovskitového -typu dosáhnout vyladěním složení, velikosti a/nebo velikosti. Zmenšením velikosti objemových perovskitů nebo zavedením smíšených halogenidů byly úspěšně připraveny trojrozměrné nanokrystaly perovskitu s modrou emisí. Problémy s účinností a stabilitou modrých elektroluminiscenčních zařízení založených na takto malých-perovskitových nanokrystalech jsou však způsobeny především komplikovaným čištěním a separací fází.
Další strategií, jak dosáhnout vysoké{0}}účinnosti modrých PeLED, je sestrojit kvazi-dvo-dimenzionální (kvazi-2D) perovskitové struktury s více kvantovými studnami. Fotoluminiscenční (PL) vlastnosti těchto kvazi-2D perovskitů úzce souvisí s přenosem energie z malých do velkých n domén. Bylo zjištěno, že plochá kvazi-2D perovskitová kvantová distribuce šířky vrtu (QWD) je nezbytná pro usnadnění transportu nosiče a snížení dodatečných energetických ztrát pro realizaci vysoce výkonných fotovoltaických zařízení. Vliv QWD na EL zařízení je však prozkoumán méně.
Je známo, že QWD lze řídit úpravou poměru prekurzorových směsí nebo ligandovým inženýrstvím. Zde je ukázáno, že použití duálních ligandů je účinnou strategií pro řízení QWD nanokrystalických filmů CsPbClBr2 připravených in situ. 2-Fenylethylamin bromid (PEABr) je účinný ligand pro tvorbu malých n domén, zatímco 3,3-difenylpropylamin bromid (DPPABr) je účinný ligand pro tvorbu velkých n hodnot. Rozumná volba poměru těchto dvou ligandů může zúžit QWD s centrální dominancí n=4.
Toto efektivní řízení velikosti usnadňuje efektivní přenos energie, což vede k silné emisi modrého světla při vlnové délce 470 nm s kvantovým výnosem PL (PLQY) až 60 procent. Využití duálních ligandů se sklonem k tvorbě malých n domén a velkých n domén je všestrannou strategií k dosažení úzké QWD pro vylepšené PL vlastnosti. Na základě optimalizovaných tenkých vrstev připravených smícháním PEABr a DPPABr bylo získáno vysoce účinné modré elektroluminiscenční zařízení s maximální EQE 8,8 procenta při vlnové délce 473 nm. (Text: Aisin Gioro Star)
Obr. 1 Strukturní charakteristiky nanokrystalických tenkých vrstev CsPbClBr2. Schematické schéma procesu přípravy in situ nanokrystalických tenkých vrstev CsPbClBr2. Byl studován vztah mezi integrální intenzitou q vzoru GIWAXS nanokrystalických filmů CsPbClBr2 s různými poměry DPPABr a PEABr.
Obr. 2 Optická měření nanokrystalických tenkých vrstev CsPbClBr2. Byla studována fotoluminiscenční spektra v ustáleném stavu, absorpční spektra a b-PLQY nanokrystalických filmů CsPbClBr2 s různými poměry DPPABr a PEABr.
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.
