顶刊：大面积高效均匀发光二极管！

• 花匠小妙招
• 2024-12-07 18:04

金属卤化物钙钛矿在大面积显示器中的工业应用受到了一个根本性的困难，即控制前体形成多晶膜的过程，这导致晶体的随机生长，导致大面积钙钛矿发光二极管（PeLED）的大晶粒不均匀，从而导致电致发光效率低。

在这里，首尔大学的研究人员报道了通过使用胶体钙钛矿纳米晶体（PNC），将钙钛矿的结晶与成膜分离，可以实现高效、高均匀性的大面积薄膜。PNC被预结晶并被有机配体包围，因此它们不受成膜过程的影响，在成膜过程中，简单的改良涂层方法促进残余溶剂的蒸发，以提供均匀的大面积薄膜。PELED在4 mm2像素尺寸下获得23.26%的外部量子效率（EQE），在102 mm2大像素面积下获得22.5%的EQE，且具有高再现性。该方法为利用钙钛矿发光体开发大规模工业显示器和固态照明提供了一条有前途的途径。相关论文以题目为“Exploiting the full advantages of colloidal perovskite nanocrystals for large-area efficient light-emitting diodes”发表在Nature nanotechnology期刊上。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41565-022-01113-4

金属卤化物钙钛矿具有许多优异的光电性能，如高吸收系数、窄发射光谱，可调发射波长和高电荷载流子迁移率。钙钛矿由低成本元素组成，可溶液处理，因此它们被开发为集光材料和发光体，可以大规模生产，以实现大型太阳能电池、显示器和固态照明的商业化。这些发展导致了具有高功率转换效率（25.4%）的钙钛矿太阳能电池（PSC）和具有高电致发光（EL）效率（外部量子效率（EQE）=23.4%，电流效率（CE）=108 cd A–1）的钙钛矿发光二极管（PeLEDs）。大多数关于高效PSC和PELED的研究都集中在多晶薄膜的旋涂上。

与PSC不同，由于钙钛矿型多晶薄膜的可控晶体生长和实现小晶粒以具有足够的电荷载流子限制的固有限制，基于多晶薄膜的PELED在大面积上具有不均匀且较差的器件性能。此外，多晶薄膜的旋涂涉及连续结晶步骤：湿前体溶液的沉积、旋涂期间溶剂的蒸发，以及晶体的成核和生长。这一过程通常包括一个额外的过程，称为纳米晶体钉扎，以实现均匀和小的纳米颗粒，这使结晶过程复杂化。这些多个步骤彼此密切相关，并且基本上受制造条件的微小变化（例如，气氛、温度、衬底表面能和纳米晶体钉扎时间）的影响，因此实现最佳效率的实验条件可能不同，取决于没有良好控制的干燥室的实验室环境。此外，该过程仅限于小区域；当应用于大面积时，会形成不均匀的薄膜，这限制了EL效率、再现性、均匀性和大面积PELED的批量生产。（文：爱新觉罗星）

图1 大面积条形涂层钙钛矿的胶体PNC特性。

图2.通过m-bar涂层和旋涂制备的PNC和多晶薄膜的光物理分析。

图3.大面积FA0.875GA0.125PbBr3钙钛矿纳米晶的特性。

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