找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

查看: 1449|回复: 1

[材料资讯] 黄维nature:外量子效率(EQE)超过20%的钙钛矿LED,能量转化效率高达12%

[复制链接]

18

主题

35

帖子

37

积分

新手上路

Rank: 1

积分
37
发表于 2018-10-11 08:49:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
基于自发形成的亚微米结构,实现了外部量子效率高达20.7%的钙钛矿LED。
一提到钙钛矿,很多人就会首先想到如日中天的钙钛矿太阳能电池。却不知,作为当前最热门的明星材料,钙钛矿不仅能拿来发电,还能拿来发光!钙钛矿因制备成本低、可溶液法制备、荧光量子效率(PLQY)高、色纯度高且颜色可调等特性,在平面显示和固体照明领域也极具潜力。

亚微米结构形成机理

亚微米结构形成机理
2014年英国剑桥大学Richard H. Friend等人以MAPbI3-X和MAPbBr3(MA = CH3NH3+)作为发光层,首次报导了能在室温下工作的近红外光和绿光的钙钛矿发光二极管,测得外量子效率(EQE)分别为0.76%和0.1%。
此后,钙钛矿发光二极管便吸引了越来越多的关注。然而,目前报导的绿光和近红外光钙钛矿LED的最高外量子效率分别为14%和12%,且钙钛矿发光二极管器件稳定性差,远低于已经商业化的有机发光二极管(OLEDs)和无机量子点发光二极管(QLEDs)等。
因此,要想实现规模化商业应用,钙钛矿LED在效率和稳定性上还有很大的提升空间。
有鉴于此,南京工业大学黄维院士(目前单位西北工工业大学)和王建浦团队。他们同样报道了一种外量子效率(EQE)超过20%的钙钛矿LED。
器件制造
以摩尔比为0.7/2.4/1的5VAV、FAI和PbI2作为前驱体,溶解于DMF中,质量浓度为7%。首先成膜,然后在100℃退火16min,最后沉积到顶部电荷传输层。整个器件构成为(ITO)/PEIE-ZnO (30 nm)/钙钛矿 (50 nm)/ TFB(40 nm)/ MoO(7 nm)/Au (60 nm)。
亚微米结构形成机理
研究人员利用HAADF-STEM观察到,在8nm厚的有机层中存在自发形成的亚微米级钙钛矿结构。研究表明,这种亚微米结构形成于退火阶段。超薄有机绝缘层来源于5AVA脱水反应,有效避免了LED由于钙钛矿低覆盖度造成的电流泄露。


优异的光学和光电性能
优异的光学性能表明,这种亚微米结构的晶态钙钛矿在高效LED中存在重要应用前景。得益于3D钙钛矿优异的电荷迁移率和高效的电荷注入性能,电流密度和辐射率得到快速提升。最终,在电流密度为18 mA cm-2条件下,实现了外部量子效率高达20.7%的钙钛矿LED器件。另外,得益于地工作电压,在在电流密度为100 mA cm-2条件下,实现了12%的能量转化效率。

参考文献:
Yu Cao, Nana Wang, He Tian, Jingshu Guo, Jianpu Wang, Wei Huang etal. Perovskite light-emitting diodes based on spontaneously formedsubmicrometre-scale structures. Nature 2018, 562, 249–253.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0576-2

  声明:本网部分文章和图片来源于网络,发布的文章仅用于材料专业知识和市场资讯的交流与分享,不用于任何商业目的。任何个人或组织若对文章版权或其内容的真实性、准确性存有疑义,请第一时间联系我们,我们将及时进行处理。

本帖被以下淘专辑推荐:

  • · nature|主题: 151, 订阅: 2
回复

使用道具 举报

18

主题

35

帖子

37

积分

新手上路

Rank: 1

积分
37
 楼主| 发表于 2018-10-11 10:09:43 | 显示全部楼层

Nature(《自然》)报道黄维院士、王建浦教授团队钙钛矿发光二极管研究新成果

由海外人才缓冲基地(先进材料研究院)黄维院士、王建浦教授带领的IAM团队在钙钛矿发光二极管(LED)领域再次取得重大突破。他们在世界上首次通过自发形成的具有亚微米尺度的离散型钙钛矿,使LED的光提取效率得到大幅度提升,在低成本、高亮度、大面积LED领域展现出独特的应用潜力,相关成果于10月11日发表在国际顶尖学术刊物——Nature(《自然》)上。

钙钛矿发光二极管

钙钛矿发光二极管

LED能够将电能转成光能,被称为第四代照明光源或绿色光源,在显示与照明领域应用广泛,具有广阔的市场前景以及巨大的市场价值。但是,目前平面结构的LED、尤其是有机发光二极管(OLED)的发光效率还比较低,原因在于除了约20%-30%的光子能通过折射离开器件外,其他光子都被限制在器件中,因此科学家们通常采用光提取技术来提高LED的出光效率,然而该方法需要增加图案化光栅等特殊结构,并且成本高、制备工艺复杂,往往还会造成LED发光光谱和出光方向的改变,从而影响发光效率。

针对这一世界性的重大科学难题,黄维院士、王建浦教授所带领的团队,通过一种简单的低温溶液法,实现了由一层非连续、不规则分布的钙钛矿晶粒和嵌入在钙钛矿晶粒之间的低折射率有机绝缘层组成的发光层,进而大幅度地提高了LED的光提取效率。据IAM团队学术带头人、该研究主要负责人、先进材料研究院常务副院长王建浦教授介绍,使用该方法制备的LED器件外量子效率达到20.7%,在100 mA cm-2的电流密度下能量转化效率达到12%。此外,通过与浙江大学田鹤教授、戴道锌教授团队之间的合作,他们发现该方法形成的非周期性结构可以将LED光提取效率提高10个百分点。

黄维院士指出,IAM团队作为国际上钙钛矿发光领域的开拓者之一,致力于解决钙钛矿发光器件中存在的效率和稳定性问题,继开展“钙钛矿维度调控实现高效发光”研究以来,此项研究成果再次实现了钙钛矿LED发光领域的重大突破,与目前市场上的OLED相比,所获得的器件效率大体一致,甚至在高亮度条件下的能量转化效率优于OLED,从而展现出非常广阔的应用前景。

文章链接:https://www.nature.com/articles/s41586-018-0576-2


回复 支持 反对

使用道具 举报

小黑屋|手机版|Archiver|版权声明|一起进步网 ( 京ICP备14007691号-1

GMT+8, 2024-3-28 17:22 , Processed in 0.092204 second(s), 41 queries .

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表