研究人員制備出全無(wú)機鈣鈦礦綠光LED

　　近日，鄭州大學(xué)材料物理教育部重點(diǎn)實(shí)驗室的史志鋒副教授等人與吉林大學(xué)合作，在新型鈣鈦礦基發(fā)光器件方面取得新進(jìn)展，成功制備出高效穩定的全無(wú)機鈣鈦礦綠光LED ，該器件表現出非常優(yōu)異的工作穩定性。相關(guān)結果發(fā)表在《納米快報》上。

　　鈣鈦礦材料最初引起人們的廣泛關(guān)注是在新型太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，在短短的幾年內鈣鈦礦基太陽(yáng)能電池已實(shí)現超過(guò)22%的轉換效率，展現出良好的應用前景。但是，受限于鈣鈦礦薄膜較差的成膜特性以及相對較低的熒光量子效率，其在發(fā)光、顯示以及激光領(lǐng)域的發(fā)展一直比較緩慢。同時(shí)，穩定性不高也一直制約著(zhù)傳統有機-無(wú)機雜化鈣鈦礦材料在光電器件中的應用。為了克服以上困難，研究人員嘗試采用全無(wú)機鈣鈦礦CsPbBr3量子點(diǎn)作為發(fā)光層來(lái)改善器件的發(fā)光性能。該新型量子點(diǎn)體系采用簡(jiǎn)單的低溫溶液方法制備，熒光量子效率超過(guò)85%，較傳統的鎘系量子點(diǎn)具有更高的發(fā)光純度。

　　圖1：上方為p-MgNiO/CsPbBr3/n-MgZnO/n+-GaN器件結構示意圖，以及器件在8伏偏壓下的發(fā)光照片;下方為鈣鈦礦LED連續工作10小時(shí)下的發(fā)光強度衰減曲線(xiàn)，插圖顯示在不同工作時(shí)間內的器件發(fā)光照片。

　　對于鈣鈦礦LED而言，工作穩定性是限制其走向實(shí)用化的關(guān)鍵。而目前已報道的鈣鈦礦基LED均是采用有機或聚合物材料作為電荷注入層，其本身的不穩定性不利于器件在大電流下的長(cháng)時(shí)間工作。鄭州大學(xué)材料物理教育部重點(diǎn)實(shí)驗室的史志鋒等人創(chuàng )新性地采用無(wú)機氧化物半導體作為電荷注入層，首次制備出基于CsPbBr3量子點(diǎn)的全無(wú)機異質(zhì)結構(p-NiMgO/CsPbBr3/n-MgZnO/n+-GaN)，該器件的亮度可達3809 cd/m2，外量子效率約為2.39%。更重要的是，該多層異質(zhì)結構器件在無(wú)封裝、空氣環(huán)境條件下，可在直流驅動(dòng)下連續工作10小時(shí)以上，其工作穩定性要大大優(yōu)于采用傳統聚合物材料(如PCBM、PEDOT等)作為載流子注入層的鈣鈦礦LED。該器件結構既可以充分發(fā)揮CsPbBr3量子點(diǎn)材料高光學(xué)增益的獨特優(yōu)勢，又能結合Zn(Mg)O、Ni(Mg)O系薄膜材料工藝成熟、導電穩定和結晶特性良好等優(yōu)點(diǎn)，對于新型鈣鈦礦LED的研制及其電致發(fā)光的物理機制研究具有重要意義。這對未來(lái)高穩定性鈣鈦礦基LED的設計與發(fā)展提供了新的思路，有望推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

　　該工作得到了國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金以及鄭州大學(xué)優(yōu)秀青年教師發(fā)展基金等項目的支持。

　　來(lái)源：科學(xué)網(wǎng)