近日，我校王洪強教授團隊在《Advanced Materials》期刊在線發表題為《Homogenizing Energy Landscape for Efficient and Spectrally Stable Blue Perovskite Light-Emitting Diodes》的研究論文。
鈣鈦礦型發光二極管在顯示屏和照明技術等領域展現了極大的應用前景。然而，藍光設備的效率以及光譜的穩定性仍是亟待克服的關鍵難題。對于準二維鈣鈦礦，普遍存在低維相形成的不可控現象，這導致了能級分布的不均勻，進而引起載流子的非輻射復合，影響其發光效率。同時，混合鹵素鈣鈦礦中引入的氯離子易產生缺陷和離子遷移，導致相分離，使得薄膜能量分布混亂，不利于提升器件效率和光譜穩定性。通過向鈣鈦礦前驅體溶液中加入多功能添加劑四氟丁二酸甲脒，顯著提高了鈣鈦礦薄膜的發光均勻性和亮度，并且熒光壽命得以延長，這表明缺陷被有效鈍化，非輻射復合現象減少。理論計算指出，氯離子的遷移被顯著抑制，有利于增強光譜和運行穩定性。添加四氟丁二酸甲脒后，鈣鈦礦薄膜中的低維相顯著減少，促進了能量的快速傳遞和載流子的輻射復合。進一步地，在鈣鈦礦與空穴傳輸層界面采用雙親性分子進行修飾，不僅降低了界面能量損失，還抑制了低維相的形成，從而提高了能量分布的均一性。采用這種策略，成功制備出了具有穩定光譜的藍光發射（478 nm）和峰值外部量子效率為21.9%的鈣鈦礦發光二極管，這一成果代表了同類器件的頂尖水平，為開發高性能藍光鈣鈦礦發光二極管提供了一種有效的解決途徑。
學院2020級博士研究生祁衡為論文的第一作者，佟宇教授和王洪強教授為論文的共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、中央高校基礎科研項目和陜西省自然科學基礎研究計劃的資助。
圖1. 四氟丁二酸甲脒摻入對鈣鈦礦發光二極管性能的影響。
圖2 . 四氟丁二酸甲脒提升鈣鈦礦發光二極管性能的機理研究。
圖3. 通過四氟丁二酸甲脒和雙親性分子調控鈣鈦礦低維相。
圖4. 通過四氟丁二酸甲脒和雙親性分子雙重修飾使能量分布均勻化的示意圖。
圖5. 基于四氟丁二酸甲脒和雙親性分子的體相-界面優化的鈣鈦礦發光二極管性能。
（整理：馮婷婷；審核：禹亮）
