金屬鹵化物鈣鈦礦型納米晶（NCs）具有高的光致發光量子產率（PLQY）和高色純度，是一種很有前途的發光器件材料。然而，發射波長低于470 nm的藍色鈣鈦礦發光二極管需要進一步研究，以提高其性能。來自日本山形大學的研究人員證明了通過配體交換和鈍化層能夠提高LED效率的事實。相關論文以題目為“Blue Perovskite Nanocrystal Light-Emitting Devices via the Ligand Exchange with Adamantane Diamine”發表在Advanced Optical Materials期刊上。
近年來，金屬鹵化物鈣鈦礦由于其獨特的光電特性，包括高的光致發光量子產率(PLQY)和具有窄全寬半高寬(FWHM)的高顏色純度，被認為是開發下一代發光器件(LED)的理想材料。金屬鹵化物鈣鈦礦的通式為ABX3(A=烷基胺，Cs，B=Pb，Sn，X=Cl，Br，I)，具有廣泛的組成和結構維度，如多晶3D塊體、準2D、和納米晶(NCS)結構。鈣鈦礦的鹵化物陰離子組成可以很容易地控制紫外和近紅外區之間的光學帶隙和發射波長。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adom.202000289
近年來，金屬鹵化物鈣鈦礦由于其獨特的光電特性，包括高的光致發光量子產率(PLQY)和具有窄全寬半高寬(FWHM)的高顏色純度，被認為是開發下一代發光器件(LED)的理想材料。金屬鹵化物鈣鈦礦的通式為ABX3(A=烷基胺，Cs，B=Pb，Sn，X=Cl，Br，I)，具有廣泛的組成和結構維度，如多晶3D塊體、準2D、和納米晶(NCS)結構。鈣鈦礦的鹵化物陰離子組成可以很容易地控制紫外和近紅外區之間的光學帶隙和發射波長。
基于綠色、紅色和近紅外鈣鈦礦結構的LED已經顯著提高了20%以上的外量子效率(EQE)。然而，發射波長在450-490 nm之間的藍到天藍色鈣鈦礦型LED還需要進一步的研究來提高它們的性能。傳統的藍色鈣鈦礦由混合鹵化物(Cl/Br)組成，藍色區域的發射顏色可以通過改變鹵化物陰離子的混合比例來調節。天藍色LED用3D體鈣鈦礦型發光材料的發光亮度超過3000cdm2，電致發光峰值波長為475 nm EQE為1.7%。
用于改善LED性能的另一種策略涉及使用沒有混合鹵化物組合物的準2D鈣鈦礦，如藍色鈣鈦礦LED所展示的那樣，以防止在外加電場下的陰離子分離。由苯乙基銨和異丙基銨組成的準2D鈣鈦礦薄膜的PLQY高達80%以上，在477 nm處有天藍色發射。它們的準2D鈣鈦礦型發光二極管的亮度為2480 cd m2，等量子效率為1.5%，天藍色發射波長為490 nm。基于苯乙基溴化銨的準2D鈣鈦礦型發光二極管在發射波長480 nm EQE達到5.7%，最大亮度3780 cdm2。
最近報道了EQE分別為9.5%和11%的高效天藍色準2D鈣鈦礦型LED。鈣鈦礦型納米晶的發射波長不僅與納米晶的化學組成有關，而且與納米晶的粒徑有關，即量子尺寸效應。CsPb（Cl/Br）3 NCs還通過表面鈍化、混合溶劑的形貌控制、與較短烷基氯化銨的配體交換、LED的能級排列、鈣鈦礦型NCs的金屬摻雜和聚苯乙烯共混等方法被用于藍光LED。然而，具有藍色發射（波長低于470 nm）的鈣鈦礦型NC-LED具有低EQE，達到≈2%。一般來說，基于CsPb（Cl/Br）3 NCs的藍色led的問題是CsPb（Cl/Br）3 NCs的價帶（VB）處于更深的能級（高于6 ev），與綠色CsPbBr3和紅色CsPb（Br/I）3或CsPb（Br/I）3 NCs相比，其空穴傳輸層（HTL）和NCs層之間具有更高的空穴注入勢壘。（文：愛新覺羅星）
圖1.a)配體交換和純化工藝方案。b，c)CsPb(Cl/Br)3 NCS的透射電鏡圖像，用于合成和與ADDA交換配體(插圖：NCS的尺寸直方圖)。
圖2. CsPb(Cl/Br)3 NCS的光學性質。A)PL光譜(插圖：365 nm紫外光下CsPb(Cl/Br)3 NC膜的照片)。B)熒光強度的時間依賴性。
圖3. CsPb(Cl/Br)3 NCS的納米晶結構、化學成分和表面配體組成。
a)X射線衍射譜。b)XPS光譜。c，d)FTIR光譜。
圖4。無配位體交換和有配位體交換的CsPb(Cl/Br)3 NCS藍光LED的性能。a） 藍色發光二極管的電致發光光譜。b） 電流密度-藍色LED的電壓-亮度曲線。c）EQE–藍色LED的電流密度曲線。
