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。
抽象实现具有窄带发射和高颜色纯度的高发光有机发光设备(OLEDS)在各种光电领域都很重要。激光显示由于其最终的视觉体验而在下一代展示技术中表现出了出色的优势,但这仍然是一个巨大的挑战。在这里,我们开发了一种新型的基于OLED的有机单晶。通过将有机激子状态与光学微腔内强烈耦合,我们从极性的OLED(OPLEDS)中获得了Polariton电致工(EL)发射,具有较高的亮度,窄带发射,高色纯度,高极性,高极性以及出色的光学泵送极性元素Laser。此外,我们通过理论分析评估了电泵浦极性激光的潜力,并提供了可能的解决方案。这项工作提供了一种强大的策略,具有材料 - 设备组合,为电动有机单晶的极性发光设备和可能的激光器铺平了道路。
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
已知由形成 J 聚集体的有机染料组成的超分子组装体表现出窄带光致发光,半峰全宽约为 ≈ 9 nm (260 cm − 1 )。然而,这些高色纯度发射体的应用受到菁 J 聚集体相当低的光致发光量子产率的阻碍,即使在溶液中形成也是如此。本文证明了菁 J 聚集体在室温下在水和烷基胺的混合溶液中可以达到高一个数量级的光致发光量子产率(从 5% 增加到 60%)。通过时间分辨的光致发光研究,显示了由于非辐射过程的抑制导致激子寿命的增加。小角度中子散射研究表明了这种高发射性 J 聚集体的形成必要条件:存在用于 J 聚集体组装的尖锐水/胺界面以及纳米级水和胺域共存以分别限制 J 聚集体尺寸和溶解单体。
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。
量子点发光二极管(QD-LED)是日常生活中使用的显示设备的例子。作为设备中使用的最新一代发光二极管(LED),量子点发光二极管(QD-LED)具有色域纯正(即颜色可通过尺寸调谐,半峰全宽(FWHM)约为几十纳米)[9]、与高清屏幕、虚拟/增强现实集成度高[4]、量子效率高、发射明亮[9]等特点,具有很好的应用潜力。自然而然,分子作为基本量子体系,启发人们只用一个分子来构造LED的概念,即单分子发光二极管(SM-LED)。它具有更高的原子经济性和集成度、通过精确有机合成可调的色纯度、可控的能带排列、避免分子间荧光猝灭等特点。[9]事实上,我们看到的物理世界就是由分子构成。因此,用单个分子作为显示像素最能体现现实世界,这也是显示器件的终极目标。然而,分子水平上的器件工程一直不是一项简单的任务。这种工程的典型例子是硅基微电子器件的小型化和摩尔定律的延续。[10]为此,通过自下而上的途径制备多功能分子器件是一种很有前途的策略。[11,12]受由单个D–σ–A分子组成的整流器的初始理论提议的推动[13],各种功能性单分子器件,如场效应晶体管[14,15]、整流器[16,17]、开关[18,19]和忆阻器[20],已通过长期优化功能分子中心、电极材料和界面耦合而不断改进。[11,12,21]
d 中山大学化学学院生物无机与合成化学教育部重点实验室,广州 510275 基于钙钛矿纳米晶体的发光二极管 (PNCs-LED) 引起了下一代显示和照明技术的极大兴趣,因为它们的色纯度、高亮度和发光效率接近从器件结构中提取电致发光的固有极限。虽然现在是开发有效的光耦合策略以进一步提高器件性能的时候了,但 PNC-LED 的这一技术相关方面仍然没有明确的解决方案。在这里,遵循理论指导并且没有集成复杂的光子结构,我们实现了稳定的 PNC-LED,其 EQE 高达 29.2%(平均 EQE =24.7%),这大大突破了普通 PNC-LED 的耦合限制,并系统地超越了以前任何基于钙钛矿的器件。这种前所未有的性能的关键是引导薄至 10 nm 的 PNC 发射层中的复合区,我们通过使用用镍氧化物层重新表面化的 CsPbBr 3 PNC 精细平衡电子和空穴传输来实现这一点。超薄方法具有普遍性,原则上也适用于其他钙钛矿纳米结构,用于制造高效、颜色可调的透明 LED,非常适合不显眼的屏幕和显示器,并与光子元件的集成兼容,以进一步提高性能。关键词:卤化铅钙钛矿纳米晶体、发光二极管、外部量子效率、光耦合、透明 LED 近几年来,铅因其优越的光学性能和经济实惠的溶液加工性而备受推崇
有机发光二极管 (OLED) 在过去二十年里彻底改变了显示器行业 1 。尽管被广泛应用,但这些设备仍有很大改进空间,例如,现有技术的能源效率。市场迫切需要更深的红色和更高的色纯度,而传统发射器很难满足这一需求 2、3 。需要一类具有更长波长的新型红色掺杂剂,但简单的能隙定律考虑可以解释,由于非辐射衰减增加导致的效率降低是不可避免的 4、5 。因此,发光效率是商用红色掺杂剂最关键的材料特性。由于发射特性的微小变化往往会加剧效率下降,可能的解决方案是考虑主体-掺杂剂组合以更好地取向过渡偶极矩 6、7 ,或用功能团装饰发射极而不会过度改变发色团支架 8 ,但迄今为止尚未取得决定性的进展。一种潜在的解决方案是采用带有三个双齿配体的杂配体 Ir 配合物,其中两个主要负责发光,一个是支持辅助配体,不直接参与磷光。目标是通过改变辅助配体来消除非生产性衰变途径,从而对发光特性产生最小的影响 9 。在各种红色掺杂剂中,携带双齿苯基吡啶 (ppy) 型配体的 Ir(III) 配合物成为一类重要的发射体 10 ,典型的辅助配体是乙酰丙酮 (acac) 衍生物 2 。尽管使用辅助配体来控制掺杂剂化学行为的前景很诱人,但成功实施涉及辅助配体的合理设计策略却极为罕见 11 。在此采用详细的计算模型,我们发现除了延长 Ir – N 键之外,涉及配位层角度的结构变化也会导致辐射态的不良失活。利用这些精确的计算机模型的见解,我们推导出并通过实验证实了一种通用的设计策略。虽然 DFT 模型不一定准确,但它们提供了易于解释和概念化的精确信息。
电视、智能手机和平板电脑等新兴设备正成为人们日常生活的一部分。2012 年,国际电信联盟无线电通信部门 (ITU-R) 为超高清显示器推荐了一种新的色域标准,称为 BT.2020(或 Rec.2020)。[1] 采用 Rec.2020 色域可以精细地再现自然界中的几乎所有颜色,这些颜色基于红、绿、蓝 (RGB) 三原色,国际照明委员会 (CIE) 色度坐标分别为 (0.708, 0.292)、(0.170, 0.797) 和 (0.131, 0.046)。在这种需求的驱动下,开发能够显示具有极窄发射光谱带宽和高效率的单色 RGB 颜色的新型发光材料和装置是一项至关重要的挑战。有机发光二极管 (OLED) 因其广泛的研究和开发目前被视为 UHD 显示器的主流技术。[2–8] 在过去的二十年里,随着新发光机制的出现,OLED 的效率得到了显著提高,特别是磷光 [5,8,9](第二代)和热激活延迟荧光 [7,10,11](TADF,第三代),这些机制使电子到光子转换的内部量子效率达到 ≈ 100%。尽管电致发光 (EL) 效率如此之高,但大多数传统 OLED 都存在宽带发射光谱的问题,半峰全宽 (FWHM) 通常为 > 50 nm 或更宽,从而导致 EL 的色纯度低。因此,在商用 OLED 显示器中,需要使用额外的彩色滤光片来选择性地透射原色,这不可避免地会导致光提取率下降,并导致器件的外部 EL 量子效率 (EQE) 降低。从器件的功耗角度来看,这种情况也是不利的。最近,以稠合多环 π 体系为特征的多共振诱导 TADF (MR-TADF) [12–24] 材料已成为克服传统 OLED 缺点的有机发射体的新范例,引发了研究兴趣的激增。事实上,与最先进的无机 LED 和量子点 LED 的情况一样,采用有机硼 MR-TADF 发射体的 OLED 已经实现了高效的窄带 EL
先进纳米材料因其出色的光电特性,受到学术界和工业界越来越多的关注(Liu et al.,2020)。近年来,人们致力于开发高性能纳米材料,这使得其在广泛的光电应用中具有巨大潜力(Kong et al.,2021;Niu et al.,2021),特别是在发光二极管 (LED) 和太阳能电池 (SC) 方面。我们非常高兴地推出这期题为“用于发光二极管和太阳能电池的先进纳米材料”的特刊。本期特刊从不同角度强调了材料-器件研究的主要意义,结合了现代实验方法和理论模拟。我们从这个令人兴奋的领域收集了 10 篇特色文章,涵盖了用于 LED 和 SC 开发的先进纳米材料的新兴概念、策略和技术。简化的有机 LED(OLED)结构和可行的制造工艺在照明中起着关键作用。 Xu 等人结合了超薄非掺杂发射纳米层(0.3 纳米),展示了低效率滚降和结构简单的 OLED。同时,Xie 等人通过使用含硼和氮原子的分子作为客体发射极,开发了溶液处理的蓝色热激活延迟荧光 OLED,其半峰全宽较窄为 32 纳米,获得高色纯度 OLED。另一方面,开发新型溶液处理的空穴注入材料对于高性能 OLED 至关重要。Zhu 等人合成了二硫化钼量子点(MoS 2 QDs)并展示了具有混合聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)/QDs 空穴注入层的绿色磷光 OLED。采用PEDOT:PSS/MoS 2 空穴注入层的OLED最大电流效率为72.7 cd A −1,比单一PEDOT:PSS的OLED高28.2%,表明以硫化物QD作为空穴注入层是实现高效OLED的有效方法。GaN基LED也是很有前途的照明和显示设备。Zhang等人从实验和数值两个方面系统地研究了台面尺寸减小对InGaN/GaN LED两个横向维度的影响,为设备小型化提供了见解。而Lu等人制作并展示了各种尺寸的应变减小微型LED,并研究了尺寸对光学特性和量子阱铟浓度的影响。他们的工作为实现微型LED的高功率性能提供了经验法则。另一方面,Liu等人对GaN基LED进行了系统的研究,提出了一种新的方法来降低应变,提高LED的效率。采用氢化物气相外延与激光剥离技术联合制备缓冲层,在双抛光蓝宝石衬底上制备了厚度约为250 μm的2英寸自支撑GaN衬底,为高功率GaN基器件提供了一条途径。