陳悅天&繆炎峰&趙一新AM：面向高效、明亮深紅光LED的空間限域CsPbI?納米晶薄膜的大規(guī)模制備

發(fā)射波長(zhǎng)在690–710 nm的深紅光發(fā)光二極管（LED）在光學(xué)、農(nóng)業(yè)與生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。作為深紅光發(fā)射體的主要候選材料，全無(wú)機(jī)CsPbI?薄膜通常因晶粒融合且缺陷態(tài)多而導(dǎo)致深紅光鈣鈦礦LED性能不佳。

本文上海交通大學(xué)陳悅天、繆炎峰和趙一新等人報(bào)道了一種通過(guò)大規(guī)模制備實(shí)現(xiàn)強(qiáng)空間限域、性能優(yōu)異的深紅光發(fā)射（~700 nm）CsPbI?納米晶薄膜。二氮雜-18-冠-6-二氫碘酸鹽添加劑兼具結(jié)晶調(diào)控劑與路易斯堿配體的雙重作用，可促進(jìn)更多成核位點(diǎn)、延緩晶粒生長(zhǎng)并鈍化缺陷態(tài)，從而保證高質(zhì)量空間限域CsPbI?納米晶薄膜的結(jié)晶。該方法使深紅光鈣鈦礦LED實(shí)現(xiàn)了23.4%的外量子效率（EQE）紀(jì)錄，最高亮度達(dá)10152 cd·m?2，且效率滾降低，在900 mA·cm?2的高電流密度下EQE仍能維持在20%以上，優(yōu)于目前最先進(jìn)的深紅光有機(jī)與量子點(diǎn)LED。在初始輻射亮度6.3 W·sr?1·m?2下，器件的T??工作壽命估計(jì)為234小時(shí)。

本工作為加速輻射復(fù)合、提升CsPbI?基深紅光鈣鈦礦LED性能提供了有效策略。

研究亮點(diǎn)：

1. 提出“結(jié)晶調(diào)控?缺陷鈍化”雙功能添加劑策略：利用二氮雜?冠醚衍生物（ACl?）同時(shí)促進(jìn)成核、抑制晶粒過(guò)度生長(zhǎng)，并作為路易斯堿配體鈍化界面缺陷，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量空間限域CsPbI?納米晶薄膜的大規(guī)模制備。

2. 實(shí)現(xiàn)深紅光鈣鈦礦LED性能突破：器件EQE達(dá)23.4%，亮度超過(guò)10000 cd·m?2，且在900 mA·cm?2高電流下仍保持>20%的EQE，綜合性能處于深紅光LED領(lǐng)域領(lǐng)先水平。

3. 闡明“空間限域?加速輻射復(fù)合”機(jī)制：通過(guò)納米晶結(jié)構(gòu)增強(qiáng)載流子限域效應(yīng)，顯著提升輻射復(fù)合速率（提高近5倍），并降低缺陷密度，協(xié)同推動(dòng)光致發(fā)光量子產(chǎn)率與器件效率的大幅提升。

W. Zhan, H. Wang, J. Guo, et al. “ Bulk Fabrication of Space-Confined CsPbI3 Nanocrystal Films Toward Efficient and Bright Deep-Red LEDs.” Advanced Materials (2025): e18255.

https://doi.org/10.1002/adma.202518255

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