《自然通讯》报道我校新型显示重点实验室在量子点发光显示领域最新研究进展

来源:材料科学与工程学院格莱特发布时间:2021-02-28点击:126

近日,新型显示材料与器件工信部重点实验室在《自然通讯》(Nature Communications上发表钙钛矿量子点发光显示领域最新研究进展,论文题名为“一种提升钙钛矿量子点发光二极管效率和稳定性的双边钝化策略”(A bilateral interfacial passivation strategy promoting efficiency and stability of perovskite quantum dot light-emitting diodes),于8月初上线。论文通讯作者为我校宋继中教授和曾海波教授。

钙钛矿量子点发光二极管(QLEDs)具有广色域、色彩表现真实等优点,被认为是下一代高质量照明和显示领域强有力的候选材料,因而提升QLED的效率和稳定性对于其实际应用具有重要意义。然而,在量子点(QD)膜的组装过程中容易产生大量缺陷,这将严重影响载流子注入、传输和复合,并最终降低QLED效率和稳定性。

本工作报道了一种通过采用氧化膦分子(二苯基氧化膦-4-(三苯基甲硅烷基)苯基(TSPO1))钝化QD薄膜的顶部和底部界面的双边钝化策略,从而极大地提高了钙钛矿QLED的效率和稳定性。

该工作采用密度泛函理论(DFT)计算揭示了缺陷陷阱的减少和非辐射复合,通过瞬态TA谱分析和空间电荷限制电流方法进一步验证了缺陷的减少,激子复合效率的提高体现在量子点薄膜的量子阱密度增加(PLQY43%提高到79%)和电光转换效率的提高(量子发光二极管的最大外量子效率从7.7%提高到18.7%),且通过单面钝化和双面钝化的对比实验,证明了双面钝化的必要性。

TSPO1外,该体系中使用的其他一系列有机分子也提升了器件的性能,表明这种双边钝化方法的普适性。同时,由于钙钛矿分子与钙钛矿的强相互作用和钙钛矿与CTL之间的阻挡作用,双边钝化的分子使薄膜和发光二极管具有更高的稳定性。例如,观察到T50的工作寿命提高了20倍(从0.8 h增加到15.8 h)。此外,双向钝化有望抑制量子点薄膜和电荷传输层之间的界面缺陷。这一发现突显了在QD薄膜的两个界面上进行钝化对于构建高性能的QLED以及其他钙钛矿光电子器件(包括太阳能电池和光电探测器)的重要性。

该工作开发的界面工程新思路,对量子点光电器件的发展具有重要的意义。本项工作得到了国家自然科学基金、国家重点研究发展计划、江苏省自然科学基金、中央高校基本科研经费等项目的支持。


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