要点1:图1通过DFT计算分析了CsCu₂I₃的缺陷形成能与TEOA钝化机制。显示V_I形成能最低(1.86 eV),是主导缺陷类型。图1d的静电势(ESP)分布表明TEOA含N、O多配位位点。图1e显示TEOA吸附能(-0.43至-0.47 eV)高于TEA(-0.35 eV),且V_I形成能经TEOA处理后升至2.22 eV。图1f的态密度(DOS)显示TEOA处理有效消除带隙内的缺陷态。图1g-i的电荷密度差分证实N-Cu配位和O-H···I氢键作用。示意了TEOA由内而外钝化缺陷的机制。表明TEOA通过多配位基团协同作用,有效钝化V_I等缺陷,抑制非辐射复合。
图1.CsCu2I3晶体缺陷的图解,包括(A)Iint和Cuint,(B)Cui和ICu,(C)Vi和VCu3及其相应的形成能。(D)模拟TEA和TEOA的ESP分布。(E)Pristine、TEA和TEOA修饰的CsCu2I3的EADS(上)和VI缺陷形成能(下)的比较。(F)含缺陷和相应缺陷钝化的CsCu2I3的能谱。在TEA(G)和TEOA(h,i)的吸附过程中,CsCu2I3全弛豫体系的稳定结构模型(左)和电荷重分布模型(右)分别用黄色和青色表示电荷的积累和耗尽。(J)具有铜或碘相关缺陷的原始CsCu2I3中缺陷轮廓的示意图,以及通过TEA或TEOA相互作用和修改由内而外钝化和稳定CsCu2I3。
要点二:图2通过实验表征验证了TEOA的钝化效果。图2a的XRD显示TEOA处理样品结晶度最优。图2b-f的XPS显示N 1s、C-O、C-N峰出现,Cu 2p向低结合能移动,I 3d向高结合能移动,证实N-Cu配位和氢键形成。图2d的FTIR显示C-N、C-O峰位移及O-H峰变化,进一步验证相互作用。TEOA成功锚定于CsCu₂I₃表面,通过化学作用稳定I⁻、钝化Cu⁺缺陷,与理论预测一致。图2.(A)未处理的CsCu2I3薄膜、经TEA和TEOA处理的CsCu2I3薄膜的X射线衍射谱。CsCu2I3薄膜、TEA和TEOA处理的CsCu2I3薄膜的高分辨XPS谱:(B)N 1S,(C)C1S,(E)Cu2p,和(F)I3d。(D)TEO分子、未处理和经TEOA处理的CsCu2I3薄膜的FTIR光谱。
要点三:图3展示了TEOA对薄膜形貌与光电性能的影响。SEM/AFM显示TEOA处理薄膜致密无孔,粗糙度从4.7 nm降至2.4 nm,晶粒尺寸从38.2 nm降至29.1 nm。PLQY从15.5%提升至31.2%。图3f的TRPL显示平均寿命从7.2 ns延长至22.8 ns。图3g显示非辐射复合速率降至原值的1/4。SCLC显示缺陷密度从3.45×10¹⁷降至9.89×10¹⁶ cm⁻³。TEOA处理显著改善薄膜质量,抑制缺陷,提升发光效率。
图3. (a-c)不同制备条件下制备的CsCu2I3薄膜的顶视扫描电子显微镜图像。标尺是500纳米。(D)不同条件下制备的CsCu2I3薄膜的紫外-可见吸收光谱和光致发光光谱。(E)三个样本的统计PLQY。(F)三个样品的时间分辨发光衰变。(G)不同添加剂制备的CsCu2I3薄膜的非辐射复合速率和辐射复合速率。插图显示了三个样品在紫外光照射下的照片。(H)对未处理和经茶叶或TEOA处理过的薄膜进行SCLC测量。(I)CsCu2I3薄膜的TEOA钝化增强荧光图示。
要点四:图4展示了器件结构与性能优化。UPS显示TEOA处理后费米能级上移,空穴注入势垒降低。,图4c为器件结构与截面SEM。模拟显示MoO₃层形成界面偶极电场。TEOA+MoO₃协同器件开启电压降低,最大亮度544.4 cd/m²,EQE达1.67%(原始0.26%),为溶液法CsCu₂I₃ LED最优水平之一。缺陷钝化与界面偶极工程协同作用,显著提升了器件效率与亮度。图4.(A)未处理和经TEOA处理的CsCu2I3薄膜的UPS谱。(B)异质结构器件的能级图。(C)CsCu2I3基LED的器件结构和横截面扫描电子显微镜图像。(D)具有MoO_3偶极层的器件中的电荷密度和电场分布。(E)作为两个LED的电压的函数的电流密度和亮度。(F)作为器件亮度的函数的EQE。(G)在6.0V下工作的两个器件的电致发光光谱。(H)20个器件的EQE的统计分布图。