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西安交大科研人員在鈣鈦礦量子點LED領(lǐng)域取得進展

來源:西安交通大學(xué)        編輯:ZZZ    2024-11-28 09:47:02     加入收藏

鹵化鉛鈣鈦礦量子點(QDs),這一新型半導(dǎo)體材料界的璀璨明星,憑借其卓越的光致發(fā)光量子產(chǎn)率(PLQY)、優(yōu)異的色純度、寬廣的色域調(diào)節(jié)能力以及出色的溶液加工性,正在薄膜光電器件領(lǐng)域大放異彩。

  鹵化鉛鈣鈦礦量子點(QDs),這一新型半導(dǎo)體材料界的璀璨明星,憑借其卓越的光致發(fā)光量子產(chǎn)率(PLQY)、優(yōu)異的色純度、寬廣的色域調(diào)節(jié)能力以及出色的溶液加工性,正在薄膜光電器件領(lǐng)域大放異彩。在鈣鈦礦QDs的研究與應(yīng)用中,表面配體對于QDs的PLQY、穩(wěn)定性和載流子傳輸性能起著至關(guān)重要的作用。

  因此,在開發(fā)高性能鈣鈦礦QDs和制備高效的量子點發(fā)光二極管(QLEDs)的過程中,合理地選擇和搭配表面配體尤為關(guān)鍵。由于鈣鈦礦QDs具有較大的比表面積,表面缺陷的存在會顯著影響鈣鈦礦QDs的光學(xué)性能。因此,通常需要使用過量的有機配體來有效鈍化QDs表面缺陷。然而,有機配體的絕緣性質(zhì),會嚴重限制鈣鈦礦QDs在后續(xù)光電器件中載流子的注入和傳輸效率。

  針對以上問題,在前期采用多功能短鏈噻吩烷基溴化銨配體改善鈣鈦礦量子點發(fā)光二極管器件性能的基礎(chǔ)上(ACS Applied Materials & Interfaces2023, 15(33), 40080-40087),吳朝新教授團隊利用共軛有機配體的優(yōu)勢,包括其離域的π電子、剛性的分子骨架以及優(yōu)異的電導(dǎo)性。設(shè)計合成了一系列含有不同電子性質(zhì)取代基的共軛配體,(E)-3-(4-取代苯基)丙基-2-烯-1-胺氫溴酸鹽衍生物(PPABr、4-CH3PPABr和4-F PPABr),并將其用作后交換配體,調(diào)節(jié)鈣鈦礦QDs的載流子注入和傳輸。

  結(jié)合理論計算和實驗研究,發(fā)現(xiàn)這類共軛配體具有沿著整個分子骨架更分散的電子云分布,將其引入到CsPbBr3QDs中,能夠顯著改善鈣鈦礦QDs薄膜的載流子傳輸。其中,含給電子性質(zhì)取代基的4-CH3PPABr有效地促進了空穴的傳輸,而帶有吸電子性質(zhì)取代基的4-F PPABr則更有助于電子的傳輸。

  最終,基于4-CH3PPABr的最優(yōu)綠光QLED實現(xiàn)了18.67%的最大外量子效率(EQE)。通過結(jié)合高折射率襯底和高折射率透鏡,其最大EQE進一步提升至23.88%。這項工作為通過配體設(shè)計實現(xiàn)QLED中載流子傳輸平衡提供了新的思路。

  該工作以“通過功能性短鏈共軛配體增強載流子傳輸實現(xiàn)高效綠光鈣鈦礦量子點發(fā)光二極管”(Boosting carrier transport via functionalized short-chain conjugated ligands enables efficient green perovskite quantum dot light-emitting diodes)為題,近期發(fā)表于國際頂級期刊《化學(xué)工程雜志》(Chemical Engineering Journal2024, 501, 157596;影響因子13.3)。

  第一作者為課題組博士生趙晨靜,共同一作為朱春蓉講師,袁方副教授和吳朝新教授為共同通訊作者。西安交通大學(xué)為第一作者單位和唯一通訊作者單位。此外,澳門大學(xué)王雙鵬教授也參與了該項研究。

  該工作得到科技部政府間國際科技創(chuàng)新合作重點專項、自然科學(xué)基金委面上項目、博士后面上項目、省重點研發(fā)計劃等項目的支持,論文的表征及測試得到了西安交通大學(xué)分析測試共享中心的支持。吳朝新教授團隊長期研究新型功能材料的“光-電”與“電-光”物理機制及其器件應(yīng)用如發(fā)光二極管、太陽能電池、光電探測器。

免責聲明:本文來源于西安交通大學(xué),本文僅代表作者個人觀點,本站不作任何保證和承諾,若有任何疑問,請與本文作者聯(lián)系或有侵權(quán)行為聯(lián)系本站刪除。(原創(chuàng)稿件未經(jīng)許可,不可轉(zhuǎn)載,轉(zhuǎn)載請注明來源)
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