基于鈣鈦礦材料的發(fā)光二極管（PeLED）由于具有高發(fā)光效率、可調諧發(fā)光和良好色純度等電致發(fā)光特性，作為下一代高清全彩顯示技術(shù)展現出巨大潛力。對于近紅外、紅光和綠光PeLED，已經(jīng)實(shí)現了超過(guò)20％的外量子效率（EQE），而藍光PeLED的電致發(fā)光性能仍然不如同類(lèi)的長(cháng)波長(cháng)器件，這嚴重阻礙了PeLED未來(lái)的商業(yè)化。構建準二維結構是目前調制鈣鈦礦寬帶隙發(fā)光和制造藍光PeLED最有效的解決方案。然而，準二維鈣鈦礦薄膜中不良的n相分布會(huì )導致發(fā)光效率低、發(fā)光峰寬、色純度差等問(wèn)題。因此，精確調控準二維鈣鈦礦組分以獲得高純度的n相分布對于實(shí)現準二維藍光PeLED至關(guān)重要。

針對這一問(wèn)題，中國科學(xué)院長(cháng)春光學(xué)精密機械與物理研究所發(fā)光學(xué)及應用國家重點(diǎn)實(shí)驗室的郭曉陽(yáng)、呂營(yíng)和劉星元研究團隊采用在綠光的準二維鈣鈦礦結構中進(jìn)一步加入雙功能間隔配體2－溴乙胺氫溴酸鹽來(lái)實(shí)現純溴組分鈣鈦礦的寬帶隙藍光發(fā)射。通過(guò)間隔配體的氫鍵和鹵－鹵鍵相互作用來(lái)減小鈣鈦礦層之間的弱范德華間隙，有效提升能量轉移效率和降低非輻射復合損失，極大地增加了準二維鈣鈦礦的輻射復合效率。同時(shí)，利用混合間隔陽(yáng)離子體系設計實(shí)現了連續且集中的n相分布，避免因不良相分布的問(wèn)題影響電致發(fā)光效率的提升。最終，獲得的天藍光鈣鈦礦發(fā)光二極管在493nm處實(shí)現最大EQE為16.98％，同時(shí)器件也展現出了較好的運行穩定性。

這項工作為實(shí)現利用調控準二維相分布制備高效藍光鈣鈦礦發(fā)光二極管提供了簡(jiǎn)單而有效的策略。相關(guān)結果以“Regulating?the?Continuous?and?Concentrated?Distribution?of?Quasi－2D?Perovskite?Phases?to?Achieve　Sky－Blue?Light－Emitting?Diodes?with?Efficiency?Approaching?17％”為題發(fā)表在《Chemical　Engineering　Journal》（DOI：10.1016/j.cej.2024.148875）上。

本論文的第一作者是包志強在讀博士生，通訊作者是郭曉陽(yáng)副研究員、宋麗博士和劉星元研究員。

全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.148875