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Nano Select:量子点揭示的钙钛矿发光二极管激子复合区域的调控机理

发布:RuiChaoDong    |    2021-01-05 23:45    阅读:1069
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卤素钙钛矿因其优异的光电性能,近年来在电致发光等领域引起了人们极大的研究兴趣。通过对钙钛矿发光层及器件结构的优化,钙钛矿电致发光器件的发光效率有了极大的提升,目前已经可以媲美有机电致发光器件。钙钛矿电致发光器件的发光机制通常认为是由阴阳极注入的电子、空穴在发光层复合形成激子发光,因此,激子的复合发光区域(Recombination Zone)直接影响发光性能。如果由于载流子注入不平衡导致发光区域与发光层中心偏离较大,将极大地影响器件的发光光谱、效率以及发光稳定性。钙钛矿器件的能带结构可以直接影响复合区域的位置及发光性能,但目前人们对此比较缺乏比较直观的认识。

深圳大学李贵君研究团队通过在CsPbBr3钙钛矿LED中引入CdSe量子点发光薄层来探测钙钛矿LED中能带结构对器件中激子复合区域的影响机理。通过研究不同能带结构的钙钛矿/量子点复合发光层在不同电压下的发光特性,可以推测出器件不同能带结构下的发光复合区域,同时也提出量子点薄层对于改善钙钛矿电致发光器件性能的作用。相关结果发表在Nano Select(DOI:10.1002/nano.202000154)上。

       该研究团队通过交叉溶液旋涂法在钙钛矿发光层上引入不同能带结构的红色或蓝色CdSe量子点薄层,以量子薄层作为激子复合区域的探测层。此外,还通过钙钛矿与量子点间引入不同的载流子阻挡层来改变器件的能带结构。通过研究不同电压下的器件发光光谱,分析光谱中量子点发光与钙钛矿发光强度的关系,推测出不同能带结构下的激子发光复合区域,得到器件能带结构与复合区域的关系。另外,通过研究钙钛矿电致发光器件的效率滚降与能带结构及量子点层的关系,他们证实了大的界面能级势垒会导致发光区域靠近高载流子浓度及缺陷的传输层界面而产生明显的发光效率滚降,而将激子复合区域限域于发光层中有利于稳定器件的发光效率。同时,量子点对钙钛矿界面缺陷的钝化作用也有利于提高器件的工作稳定性。综上,他们发现量子点薄层的引入能对钙钛矿电致发光器件起到激子复合区域探测、管理以及钝化界面缺陷的作用。

消息来源:MaterialsViews

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