有机分子钝化制备准二维钙钛矿发光二极管的研究

来源 :武汉大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:oldfly2005
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准二维(quasi-2D)钙钛矿发光二极管(Pe LED)因其独特的量子限域效应和优异的光热稳定性而被认为是电致发光领域最有潜力的候选器件之一。然而,由于能量域分布不均,导致能量转移过程中出现了严重的非辐射复合,极大地阻碍了Pe LED的性能和应用。本论文通过对钙钛矿薄膜瞬态吸收特性的表征,对载流子能量传输过程及复合动力学进行了深入细致的研究,从调控低维相分布和缺陷钝化两方面优化了钙钛矿薄膜的辐射复合特性,制备出相分布均匀和缺陷态密度低的钙钛矿薄膜,从而抑制了载流子的非辐射复合,改善了薄膜的光致发光特性。在此基础上,我们将优化后的准二维薄膜制备成钙钛矿LED器件,分别实现了绿光及蓝光钙钛矿LED的电致发光。并且,在有机添加剂的辅助下,器件性能得到了极大的提高,具体内容如下:1、在绿光准二维钙钛矿研究方面,本文引入了两性分子5-氨基戊酸(5AVA),其在DMSO溶液中会自发地形成碱性羧酸根离子(-COO-)和酸性氨基阳离子(-NH3+)。带负电荷的-COO-和带正电荷的-NH3+分别与离解的Pb2+和卤素原子形成强配位结合。这些相互作用抑制了低维相的形成,同时导致低维相向大n值相高度集中分布,这有利于激子能量向辐射区转移。此外,-COO-基团上的O原子具有富电子特性,能很好地钝化晶界表面的卤素空位。在此基础上,我们制备的钙钛矿LED器件外量子效率达到19.3%,发光波长为515 nm,最大亮度达到11782.22 cd/m~2。基于5AVA分子钝化的0.9cm~2大面积钙钛矿LED,也实现了9.78%的外量子效率,最大亮度为6157.6 cd/m~2。2、在蓝光钙钛矿薄膜及LED方面的探究。我们尝试了两种类型的有机阳离子(苯乙胺氢溴酸盐和噻吩乙胺氢溴酸盐)来制备准二维钙钛矿薄膜,分别研究了梯度掺杂对发光峰位的影响。研究发现,大阳离子的掺杂能显著提高钙钛矿薄膜的光学特性;使薄膜量子荧光产率显著增加。不仅如此,原子力显微镜下的薄膜形貌表征表明薄膜表面形貌得到极大改善,平均粗糙度大幅下降,这些特性都有利于制备高效的蓝光器件。进一步利用双阳离子掺杂的策略提高了钙钛矿光致发光和电致发光特性,我们制备的蓝光准二维LED外量子效率达到6.6%。
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