郑州大学在蓝光钙钛矿QLEDs研究领域取得新突破

近日，郑州大学物理工程学院在蓝光钙钛矿QLEDs研究方向取得重要进展。研究成果以“Boosting External Quantum Efficiency of Blue Perovskite QLEDs Exceeding 23% by Trifluoroacetate Passivation and Mixed Hole Transportation Design”为题在线发表于《Advanced Materials》上。

论文的第一作者为物理工程学院22级博士研究生农迎逸，通讯作者为宋继中教授，郑州大学物理学院为独立通讯单位。

金属卤化物钙钛矿量子点发光二极管（QLEDs）在新一代照明和显示领域极具应用前景。目前，绿光和红光钙钛矿QLEDs的外量子效率（EQE）已经超过25%，但是蓝光钙钛矿QLEDs的性能远落后于绿光和红光钙钛矿QLEDs。

蓝光钙钛矿QLEDs器件性能低的主要原因是：一方面，蓝光钙钛矿QDs表面未配位Pb形成的缺陷会带来严重的非辐射复合，阻碍了器件高效率的实现。另一方面，蓝光钙钛矿QDs深的价带会在QDs和空穴传输层（HTLs）之间形成大的空穴注入势垒，从而导致QDs层中载流子注入不平衡，进而降低QLEDs的效率。

因此，为了实现蓝光QLEDs中高效的激子辐射复合，迫切需要开发同时钝化蓝光QDs缺陷和优化器件载流子注入平衡的策略。

图1. 高效的蓝光钙钛矿QLEDs

针对上述问题，物理工程学院量子点发光显示材料与器件团队结合CsPbCl3-xBrxQDs的表面钝化和器件结构的合理设计，构筑了发射光谱为490 nm的高效QLEDs，最高外量子效率（EQE）达23.5%，这也是目前蓝光钙钛矿LEDs领域报道的最高EQE。

在QD材料钝化方面，通过引入三氟羧酸根（TFA-）来调控QDs的表面态，发现TFA-能够与CsPbCl3-xBrxQDs表面未配位的Pb产生强的相互作用。钝化后，蓝光QDs表现出高效的激子辐射复合行为和更浅的价带（为高效QLEDs的构筑提供了更有利的空穴注入通道）。

在器件结构设计方面，通过在聚[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-共-(4,4′-(N-(4-仲丁基苯基)二苯胺)]（TFB）中引入小分子三(4-咔唑-9-基苯基)胺（TCTa），提出混合型空穴传输层（M-HTL）的设计思想，以提升空穴注入效率和传输能力。

基于上述调控，实现了蓝光CsPbCl3-xBrxQDs的高效复合，其QLEDs的EQE超过了23%，大大推动了钙钛矿QDs显示的商业化进程。

该项工作得到了国家自然科学基金项目、中国博士后科学基金项目、河南省自然科学基金项目资助。（来源：郑州大学物理工程学院）

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