近年來，鈣鈦礦型量子點（QDs）和基于量子點的發(fā)光二極管（QLEDs）的性能有了很大的提高，綠色和紅色發(fā)光的電致發(fā)光（EL）效率超過20%。然而，鈣鈦礦近紅外（NIR）QLED的發(fā)展已經(jīng)停滯不前，報道的最大EL效率仍低于6%，限制了其進一步應(yīng)用。

 

在這項工作中，來自中國臺灣的研究人員通過用2-苯基乙基碘化銨（PEAI）對長烷基封裝的量子點進行后處理，開發(fā)了新的近紅外發(fā)射FAPbI3量子點。PEAI的加入減少了量子點的表面缺陷，使光致發(fā)光量子產(chǎn)率高達61.6%。結(jié)合有效的電子傳輸材料CN-T2T，實現(xiàn)了高達15.4%的外部量子效率，這是有史以來鈣鈦礦基NIR QLED的最高效率。本研究為制備適合高效近紅外QLED應(yīng)用的高質(zhì)量鈣鈦礦量子點薄膜提供了一種簡便的策略。相關(guān)論文以題目為“Aggregation Control, Surface Passivation, and Optimization of Device Structure toward Near-Infrared Perovskite Quantum-Dot Light-Emitting Diodes with an EQE up to 15.4%”發(fā)表在Adv. Mater.期刊上。

 

論文鏈接：

 

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202109785

 

 

近紅外（NIR）（>700 nm）光源在夜視、光通信、生物學(xué)研究和臨床實踐等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。最近，真空處理的和溶液處理的NIR-I（700–950 nm）發(fā)光二極管（LED）已經(jīng)生長值得注意的是，它們在生物醫(yī)學(xué)成像、癌癥治療和即將到來的NIR-I-to-NIR-II熒光成像方面具有巨大的應(yīng)用潛力。在這方面，已經(jīng)成功地實現(xiàn)了采用磷光發(fā)射體或熱激活延遲熒光發(fā)射體的高效有機LED。除了這些發(fā)光材料外，鈣鈦礦基發(fā)光材料也正在成為開發(fā)近紅外LED的新替代品。自2014年首次報道鈣鈦礦基LED以來，已經(jīng)使用多種方法開發(fā)了3D鈣鈦礦薄膜基NIR-I LED，如表面鈍化和采用最佳空穴傳輸材料，在短短幾年的開發(fā)時間內(nèi)，外部量子效率（EQE）超過20%。

 

為了進一步提高圖像對比度，發(fā)射光的半最大寬度（FWHM）較窄是有效濾除激發(fā)光的關(guān)鍵問題。一般來說，量子限制效應(yīng)可以在納米材料中實現(xiàn)，以提高激子結(jié)合能和輻射復(fù)合，并降低發(fā)射光的半高寬。沿著這條路線，基于量子點（QD）的材料可以提供高光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY s）、清晰的光發(fā)射、可調(diào)諧的光學(xué)特性、低消耗的溶液可加工性以及用于溶液處理光電子器件（包括基于QD的發(fā)光二極管（QLED））的低成本可擴展生產(chǎn)，光電探測器和太陽能電池。然而，基于氯化物處理的CdTe/CdSe II型量子點和Si量子點的QLED的EQE僅達到7。758 nm時為4%，853 nm時為8.6%。為了在EQE、發(fā)射半高寬、溶劑消耗和大規(guī)模生產(chǎn)潛力之間取得平衡，鈣鈦礦基QLED可能是NIR-I照明的另一個有希望的候選者。

 

 

圖1：a） 不同PEAI濃度處理的FAPbI3量子點的TEM圖像、b）XRD圖譜、c、d）XPS光譜、e）PL光譜、f）FTIR光譜和g）TRPL衰減曲線。

 

 

圖2：。a） AFM圖像，b）SEM圖案，c）正辛烷和HTL之間接觸角的照片，以及d，e）PVK、poly-TPD和VB-FNPD薄膜在室溫（d）和365 nm（e）紫外線燈下的照片。f） Rq、覆蓋率、保留率、接觸角、zeta電位和PLQY。

 

 

圖3：a）器件結(jié)構(gòu)，b）能級圖，c）電流密度-電壓曲線，d）輻射發(fā)射度-電壓曲線，以及e）EQE-電流密度曲線。f） 在各種外加電壓下表現(xiàn)最佳的器件的EL光譜。