編輯推薦：CsPb（Cl/Br）3NCs與金剛烷-1,3-二胺（ADDA）的配體交換在不改變峰值波長(zhǎng)和半高寬的情況下提高了PLQY。此外，用OAM-Cl制備的LED的EQE為1.1%，亮度為43.2 cdm-2，與沒(méi)有OAM-Cl層的LED相比表現(xiàn)出更高的性能。

金屬鹵化物鈣鈦礦型納米晶（NCs）具有高的光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）和高色純度，是一種很有前途的發(fā)光器件材料。然而，發(fā)射波長(zhǎng)低于470 nm的藍(lán)色鈣鈦礦發(fā)光二極管需要進(jìn)一步研究，以提高其性能。來(lái)自日本山形大學(xué)的研究人員證明了通過(guò)配體交換和鈍化層能夠提高LED效率的事實(shí)。相關(guān)論文以題目為“Blue Perovskite Nanocrystal Light-Emitting Devices via the Ligand Exchange with Adamantane Diamine”發(fā)表在Advanced Optical Materials期刊上。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1002/adom.202000289

近年來(lái)，金屬鹵化物鈣鈦礦由于其獨(dú)特的光電特性，包括高的光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）和具有窄全寬半高寬（FWHM）的高顏色純度，被認(rèn)為是開(kāi)發(fā)下一代發(fā)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(jié)構(gòu)維度，如多晶3D塊體、準(zhǔn)2D、和納米晶（NCS）結(jié)構(gòu)。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(qū)之間的光學(xué)帶隙和發(fā)射波長(zhǎng)。

基于綠色、紅色和近紅外鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的LED已經(jīng)顯著提高了20%以上的外量子效率（EQE）。然而，發(fā)射波長(zhǎng)在450-490 nm之間的藍(lán)到天藍(lán)色鈣鈦礦型LED還需要進(jìn)一步的研究來(lái)提高它們的性能。傳統(tǒng)的藍(lán)色鈣鈦礦由混合鹵化物（Cl/Br）組成，藍(lán)色區(qū)域的發(fā)射顏色可以通過(guò)改變鹵化物陰離子的混合比例來(lái)調(diào)節(jié)。天藍(lán)色LED用3D體鈣鈦礦型發(fā)光材料的發(fā)光亮度超過(guò)3000cdm?2，電致發(fā)光峰值波長(zhǎng)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(méi)有混合鹵化物組合物的準(zhǔn)2D鈣鈦礦，如藍(lán)色鈣鈦礦LED所展示的那樣，以防止在外加電場(chǎng)下的陰離子分離。由苯乙基銨和異丙基銨組成的準(zhǔn)2D鈣鈦礦薄膜的PLQY高達(dá)80%以上，在477 nm處有天藍(lán)色發(fā)射。它們的準(zhǔn)2D鈣鈦礦型發(fā)光二極管的亮度為2480 cd m?2，等量子效率為1.5%，天藍(lán)色發(fā)射波長(zhǎng)為490 nm。基于苯乙基溴化銨的準(zhǔn)2D鈣鈦礦型發(fā)光二極管在發(fā)射波長(zhǎng)480 nm EQE達(dá)到5.7%，最大亮度3780 cdm?2。

最近報(bào)道了EQE分別為9.5%和11%的高效天藍(lán)色準(zhǔn)2D鈣鈦礦型LED。鈣鈦礦型納米晶的發(fā)射波長(zhǎng)不僅與納米晶的化學(xué)組成有關(guān)，而且與納米晶的粒徑有關(guān)，即量子尺寸效應(yīng)。CsPb（Cl/Br）3 NCs還通過(guò)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(jí)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(lán)光LED。然而，具有藍(lán)色發(fā)射（波長(zhǎng)低于470 nm）的鈣鈦礦型NC-LED具有低EQE，達(dá)到≈2%。一般來(lái)說(shuō)，基于CsPb（Cl/Br）3 NCs的藍(lán)色led的問(wèn)題是CsPb（Cl/Br）3 NCs的價(jià)帶（VB）處于更深的能級(jí)（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(shì)壘。（文：愛(ài)新覺(jué)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(xué)性質(zhì)。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(qiáng)度的時(shí)間依賴性。

圖3. CsPb（Cl/Br）3 NCS的納米晶結(jié)構(gòu)、化學(xué)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(wú)配位體交換和有配位體交換的CsPb（Cl/Br）3 NCS藍(lán)光LED的性能。a） 藍(lán)色發(fā)光二極管的電致發(fā)光光譜。b） 電流密度-藍(lán)色LED的電壓-亮度曲線。c）EQE–藍(lán)色LED的電流密度曲線。