金属卤化物钙钛矿因其优异的光电特性,包括高光致发光量子产率、组分可调带隙和卓越的载流子传输特性,在光电器件领域引起了广泛关注。特别是基于钙钛矿量子点的发光二极管,作为一种可溶液加工的电致发光光源,在下一代高清显示和照明技术中展现出巨大潜力。尽管钙钛矿量子点发光二极管的效率和运行稳定性已取得显著进展,但这类器件的响应时间仍然是限制其在高刷新率有源显示应用中部署的关键瓶颈。
通常,响应速度受限于钙钛矿器件中较差的界面接触、高缺陷态密度和载流子传输势垒等因素。近年来,研究人员开始逐步探索提高钙钛矿发光二极管响应速度的方法。例如,Li等人在空穴传输层上引入自组装单分子层以降低界面传输势垒,从而将钙钛矿发光二极管的响应时间从540 µs降低到373 µs。最近,Zhang等人利用离子液体添加剂降低钙钛矿量子点中的缺陷密度并增强界面载流子注入,在发光像素尺寸为1.3 µm的钙钛矿量子点发光二极管中实现了纳秒级响应(超快响应时间700 ns)和15.79%的最大外量子效率。然而,实现同时具备高效率(如EQE > 20%)和快速响应(如纳秒级响应时间)的钙钛矿量子点发光二极管仍然是一个重大挑战。
除了上述发光层中的缺陷钝化和界面修饰外,钙钛矿量子点发光二极管中常用的有机传输层载流子迁移率较低也是制约此类器件响应速度的关键因素。通常,钙钛矿发光二极管制备中常用的电子传输层材料1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯的电子迁移率低于10⁻⁴ cm²/(V·s),这阻碍了快速响应。此外,这些传输层与发光层之间形成的界面缺陷会严重限制器件的响应速度和效率。因此,探索一种能够最小化界面损耗并具有高载流子迁移率的合适ETL,有望构建快速响应和高效率的量子点发光二极管。
郑州大学宋继中、王沙龙等人使用一种新型电子传输材料((3-(6-(3-(4,6-二([1,1′-联苯]-4-基)-1,3,5-三嗪-2-基)苯基)吡啶-2-基)苯基)二苯基氧化膦)来构建快速响应和高效率的钙钛矿量子点发光二极管。与TPBi相比,ETL-PO中的共轭骨架以及吡啶和三嗪的强吸电子分子共同将其电子迁移率提高了3.5倍,有效降低了传输电阻和电容,从而加快了响应速度。此外,ETL-PO分子中的P=O官能团可以与钙钛矿量子点表面的Pb²⁺形成强配位,从而有效钝化界面缺陷态。通过利用ETL-PO的高电子迁移率和优异的界面缺陷钝化能力,我们在发光面积为0.01 mm²的钙钛矿量子点发光二极管中实现了高效率(EQE = 22.8%)和纳秒级响应(286 ns/278 ns)。
总结
原文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202529207
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