【摘 要】
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钙钛矿材料因其优良的发光特性、制备方法简单等优点被普遍应用于光电器件和显示领域。目前,钙钛矿发光二极管（Perovskite Light Emitting Diodes Pe LEDs）的外量子效率（EQE）已突破20%。然而,钙钛矿薄膜存在大量的缺陷密度,并且环境中的氧气、湿度以及在一定温度下容易对钙钛矿薄膜造成分解,严重影响了薄膜的发光特性。另外,常用的PEDOT:PSS空穴传输层和钙钛矿发光
【基金项目】
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国家自然科学基金（61774154）； 河北省自然科学基金（F2019202252）； 吉林省科学技术研究项目（20180201029GX）；
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钙钛矿材料因其优良的发光特性、制备方法简单等优点被普遍应用于光电器件和显示领域。目前,钙钛矿发光二极管（Perovskite Light Emitting Diodes Pe LEDs）的外量子效率（EQE）已突破20%。然而,钙钛矿薄膜存在大量的缺陷密度,并且环境中的氧气、湿度以及在一定温度下容易对钙钛矿薄膜造成分解,严重影响了薄膜的发光特性。另外,常用的PEDOT:PSS空穴传输层和钙钛矿发光层Cs Pb Br3之间存在较大的能量势垒,对钙钛矿薄膜的发光造成严重的猝灭,使Pe LEDs的光电效率明显降低并且稳定性差。本文主要通过对PEDOT:PSS薄膜进行改善以及在钙钛矿前体溶液中加入钝化剂等方法,从界面修饰与发光机理两个方面展开研究提高Pe LEDs的综合性能。本文主要研究内容如下:（1）我们通过在PEDOT:PSS中掺杂尿素降低PEDOT:PSS与钙钛矿发光层之间的界面势垒,并在钙钛矿前体溶液中加入添加剂聚乙二醇（PEG）钝化钙钛矿薄膜的缺陷。研究表明,掺杂尿素后PEDOT:PSS的导电性增强,提高PEDOT:PSS载流子的传输与注入。另外,尿素修饰的PEDOT:PSS薄膜不仅抑制Cs Pb Br3发光层的发光猝灭,还增强了Cs Pb Br3薄膜的光致发光效率,使Pe LEDs的亮度从4 529 cd/m~2提升到14 148 cd/m~2,EQE从0.26%提升到1.97%。同时,钙钛矿溶液中PEG的引入有效的降低了钙钛矿薄膜的缺陷,优化了钙钛矿薄膜的表面形貌并进一步提高了薄膜发光强度。通过两者的共同作用,我们最终取得亮度为26 487 cd/m~2,电流效率为16.68 cd/A,EQE为4.84%的最佳器件性能。（2）我们首次将3-氨基-1-丙醇（3-Amino-1-propanol 3AP）的乙醇溶液与PEDOT:PSS溶液进行掺杂,探究3AP对PEDOT:PSS薄膜的影响。当PEDOT:PSS掺杂3AP后,PEDOT:PSS与Cs Pb Br3界面之间的势垒从1.24 e V降低为0.82 e V。此外,3AP的掺杂不仅可以提高PEDOT:PSS薄膜质量,还诱导出低维（LD）与三维（3D）混合的钙钛矿发光层,明显降低钙钛矿薄膜的缺陷密度并且增强薄膜的辐射复合。同时,我们通过改变前体溶液中Cs Br和Pb Br2的比例进一步提升LD/3D混合钙钛矿薄膜的光致发光效率。实验表明,当Cs Br/Pb Br2的值为1.71时,得到最优的钙钛矿发光器件。Pe LEDs的亮度从最初的5 990 cd/m~2提升到22 500 cd/m~2,电流效率从1.73cd/A提升至29.38 cd/A,EQE从0.57%提升到9.7%。除此之外,PEDOT:PSS掺杂3AP的器件寿命从20 min提升至6.1 h,这表明3AP的掺杂有助于获得高性能且稳定的CsPbBr3钙钛矿发光器件。
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