金属卤化物钙钛矿发光二极管 (PeLED) 具有宽色域、高发光效率和低成本合成等特点,是下一代显示应用的有前途的光子源。自 2014 年首次展示室温发射的 PeLED 以来,其性能在几年内迅速提高,引起了学术界和工业界的广泛关注。在这篇综述中,我们讨论了 PeLED 在商业显示应用中的主要技术瓶颈,包括大面积 PeLED 制备、图案化策略和柔性 PeLED 设备。我们回顾了实现这些目标的技术方法,并强调了当前的挑战,同时对这些钙钛矿材料和 PeLED 设备进行了展望,以满足下一代高色纯度全彩显示器市场的需求。
过去十年,钙钛矿 (HP) 因其在光伏 (PV) 和发光二极管 (LED) 领域的优异光电特性而备受关注。1、2 其中,基于钙钛矿的发光二极管 (PeLED) 显示出超过 20% 的外部量子效率 (EQE)。3、4 最近,大量的研究集中在无铅 HP,主要是在 PV 中,作为解决毒性问题最有前途的策略。然而,无铅 PeLED 的开发受到的关注较少,主要是因为与含铅 PeLED 相比,它们固有的稳定性较低。因此,开发采用工业友好型技术制造的无铅 PeLED 是该领域的一个重要里程碑。3D HP 具有低激子结合能,使用低维结构(如 2D HP)是制造 PeLED 的首选。 5、6 与无铅 HP PV 的情况一样,Sn-HP 是开发 PeLED 最有希望的家族。尽管如此,尽管在性能(EQE 和亮度)方面取得了长足的进步,3、7、8 Sn 2+ 在其氧化状态下容易在环境条件下发生氧化,形成四价态 Sn 4+ 。这一事实导致了 ap 型自掺杂过程,留下不需要的 Sn 2+ 空位,这些空位充当非辐射复合中心,从而猝灭了钙钛矿发射。已经提出了几种方法和努力来克服 Sn 2+ 氧化。9 一些研究证实 SnF 2 是一种广泛用作太阳能电池中 Sn 补偿剂的添加剂,10、11 引入 Cl 掺杂,10 或使用适量的金属锡。10 使用 NaBH 4
过量卤化铵作为成分添加剂被广泛用于钙钛矿发光二极管 (PeLED),旨在通过控制晶体度和钝化缺陷来实现高性能。然而,对于过量有机铵成分是否会影响薄膜的物理/电学性质以及由此导致的器件不稳定性,我们仍然缺乏深入了解。本文指出了在具有过量卤化铵的高效甲脒铅碘化物 (FAPbI 3 ) 基 PeLED 中性能和稳定性之间的权衡,并探索了其潜在机制。系统的实验和理论研究表明,过量卤化盐诱导的离子掺杂极大地改变了 PeLED 的性质(例如,载流子注入、场相关离子漂移、缺陷物理和相稳定性)。证明了表面清洁辅助交联策略可以消除成分调制的不利影响并在不牺牲效率的情况下提高操作稳定性,同时实现 23.6% 的高效率、964 W sr − 1 m − 2 的高辐射度(基于 FAPbI 3 的 PeLED 的最高值)和 106.1 小时的长寿命在大直流密度(100 mA cm − 2)下。研究结果揭示了过量卤化物盐与器件性能之间的重要联系,为合理设计稳定、明亮、高效的 PeLED 提供了指导。
致谢:为集思广益做出贡献的治疗师和神经科学家包括Dahlia Sharon博士,Avi Peled博士,Galit Gampel,Galit Gampel,Nurit Yegerman博士,Rotem Hallili博士,Rotem Hallili,Gabi Shachar博士,以色列人
摘要 有机-无机杂化钙钛矿已迅速发展成为太阳能电池和 LED 的多功能半导体,其特性可通过成分和晶体结构修改进行调节。本次演讲将概述我们使用具有定制功能组的小分子控制钙钛矿尺寸和纳米结构的策略,从而开发出高度稳定和高效的准二维钙钛矿太阳能电池。我们还利用有机太阳能电池的界面工程技术来增强钙钛矿太阳能电池和有机/钙钛矿串联太阳能电池中的电荷收集和缺陷钝化。除了太阳能电池之外,我们的研究重点是用于照明、显示技术和可见光通信 (VLC) 的钙钛矿发光二极管 (PeLED)。对于绿色 PeLED,我们采用界面化学辅助原位生长具有超低陷阱密度的高质量钙钛矿薄膜,显着提高亮度、工作寿命和效率。在蓝色和白色 PeLED 中,我们使用自组装单层 (SAM) 来提高稳定性、效率和色纯度,并采用下转换方法获得高品质白光。这些进步凸显了钙钛矿材料在各种光电应用中的潜力,包括 VLC 和可能性激光。
相比之下,最近人们已使用基于 MHP 且不需要光刻的技术来生产大面积、高效且低成本的光电子器件和太阳能电池。[8] MHP 尤其适合用溶液处理法,因为它们易于在低温下合成、对缺陷具有耐受性、吸收能力强、在可见光和近红外范围内可调谐带隙能量、光致发光量子产率 (PLQY) 高、发射峰窄、传输特性好、非辐射复合中心密度低。[9–13] 例如,文献中已报道了高效的钙钛矿发光二极管 (PeLED)[2,14–17],其发射波长在可见光范围内。 2014 年报道的第一款 PeLED 的外部量子效率 (EQE) 约为 0.1%(混合甲基铵溴化铅,MAPbBr3)[18],其发展速度极快,迄今为止报道的 EQE 已超过 21%,可与最先进的 OLED 相媲美。[2,19]
图 4. a) PeLED 的能级图。b) 原始器件和 DPPA 改性器件的归一化 EL 光谱。c) 电流密度-电压 (JV) 曲线和亮度-电压 (LV) 曲线。d) EQE-电流密度 (EQE-J) 曲线。e) 30 个器件的统计最大 EQE 值。f) 原始器件和 DPPA 改性器件的操作稳定性。
3 布斯坦等人。 (2013)、Corcoran 和 Evans (2010)、Scervini (2012)、Karabarbounis (2011)、Kerr (2014)、Shelton (2007)、Gründler 和 Köollner (2017)、Borge 和 Rattsø (2004)、Milanovic (2000)、Alesina 和 Rodrik (1994)、 Chernick (2005) 和 Schwabish (2008) 4 Moffitt 等人。 (1998)、Gouveia 和 Masia (1998)、Ramcharan (2010) 5 Rodrig`ıuez (1999)。 6 如 Krusell 和 Rios-Rull (1997)、Azzimonti (2011)、Corbae 等人所述。 (2009)、Bachmann 和 Bai(2013)、Pecoraro(2017)以及 Aiyagari 和 Peled(1995)。7 参见 Alesina 和 Ferrara(2005)、Alesina 和 Giuliano(2009)、Corneo 和 Gr¨uner(2002)以及 Lee 和 Roemer(2006)等。8 Roemer(1998)和 Roemer(2003)。9 参见 Karabarbounis(2011)、Campante(2011)、Bierbrauer 等人(2022)等。
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作为高清展示领域的后起之秀,研究人员因其宽色范围,1个高色纯度,2个柔性可调性3等,对研究人员进行了广泛研究。自2014年在室温下首次合成的第一颗毛线,因此骨的外部量子效率(EQE)在10年内从不到1%到20%以上。4–6最近,在电荷转运调制,相分布调控和光管理的多重影响下,绿色和红色毛发的均等量超过了25%,而蓝骨的最大eqe也逐渐通过合理设计和有效添加剂的合理设计和结合而逐渐超过18%。9,三种原色的有希望的平衡发展,以及与最先进的有机发光二极管(OLEDS)和量子点发光二极管(QLEDS)等效的工作效率,使得在宽色彩色显示屏和固体照明领域中区分了骨骼。但是,与EQE的快速发展相比,骨的操作稳定性显然落后。高