武汉纺织大学电子电气学院方国家教授团队在钙钛矿蓝光二极管领域取得新成果

　　近日，武汉纺织大学电子电气学院先进能源与未来显示技术团队曹晓娟博士、姚方副教授等人在国际著名期刊《ACS Photonics》(中科院一区Top)上在线发表了题为“Hydrogen-Bond-Mediated Crystallization Kinetics Engineering for Efficient Blue Perovskite Light-Emitting Diodes”(氢键调控的结晶动力学实现高效蓝光钙钛矿发光二极管)的研究成果(https://doi.org/10.1021/acsphotonics.5c01324)。武汉纺织大学为第一单位，武汉大学及广西大学为合作单位，联合培养研究生杨惠敏为论文的第一作者，方国家教授、莫小明副教授、姚方副教授和曹晓娟博士为论文的共同通讯作者。
 

　　钙钛矿材料因其低成本、溶液可加工性及优异发光性能成为发光与显示技术的新星。尽管目前绿光/红光/近红外钙钛矿发光二极管(PeLEDs)的外量子效率(EQE)已突破30%，但蓝光PeLEDs的发光效率相对滞后。薄膜型低维钙钛矿通过有机间隔阳离子拓宽钙钛矿发光层带隙，兼具量子阱构筑与缺陷钝化功能，然而面临相分布不均导致发射谱展宽，缺陷态非辐射复合损失大的问题，且低n值相结晶机制不明，结晶动力学难以调控。因此，亟需发展新的动力学调控策略抑制低n相、优化激子-光子转换效率。
 

图1. 钙钛矿薄膜相分布调控。
 

　　针对上述问题，团队提出了基于四苯基氯化膦(TPPCl)的添加剂工程，构建准二维混合卤化物钙钛矿蓝光LEDs。TPPCl通过氢键作用调控PEA⁺结晶动力学，抑制低n相非辐射复合；其芳环与钙钛矿中铅离子的相互作用可同步调制电子态密度。双机制协同优化低带隙高发光准二维相分布，使薄膜光致发光量子产率(PLQY)显著提高，最终实现了发光波长在485 nm附近、外量子效率(EQE)达21.2%的高性能稳定蓝光发射。
 

图2. 钙钛矿LED器件结构与性能。
 

　　先进能源与未来显示技术中心团队专注于与新能源科学与工程相关的新型半导体光电器件的设计、器件制备和应用开发等相关课题研究。主要研究方向有新型薄膜太阳能电池、发光材料与照明显示技术、光电探测与成像。