港科大范智勇教授团队NC：高效、柔性、大面积红绿蓝全无机钙钛矿量子线发光二极管

研究团队 | 作者

酥鱼 | 编辑

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金属卤化物钙钛矿材料因其高光致发光量子产率、窄发光线宽、可调发光波长、低缺陷态密度、高载流子迁移率以及可溶液加工性等优异的特性在下一代照明与显示技术应用中展现出巨大的潜力。在过去的十年中，研究者在提升钙钛矿发光二极管的外量子效率方面取得了巨大的突破。尤其是绿色、红色和近红外钙钛矿发光二极管，他们的外量子效率已从不足1%提升至20%以上。然而，高效的蓝色钙钛矿发光二极管的开发仍然是一个巨大的挑战。缺少高效的蓝色钙钛矿发光二极管将会极大地限制钙钛矿发光二极管在固体照明和广色域显示等领域的实际应用。

为了制备高性能的钙钛矿发光二极管，通常采用以下的策略：一是向钙钛矿前驱体溶液中掺入有机配体来获得高质量的发光钙钛矿薄膜；二是通过反溶剂工程来调节钙钛矿薄膜的结晶过程；三是进行钙钛矿薄膜界面的处理来减少缺陷密度；四是选取合适的载流子传输层。然而，以上的策略一般都有较明显的缺点。例如：有机配体的选择以及掺入的剂量需要仔细考虑，从而影响此策略的普适性，因为某些有机配体只适用于某一颜色的钙钛矿发光二极管；此外，反溶剂的引入的剂量、时间以及位置都需要仔细的调节。因此，一个具有普适性的、无有机配体和无反溶剂的策略急需开发。

在此背景下，结合以往的实验成果，研究团队第一作者曹扬采用了一种具有极小孔径（~6纳米）的阳极氧化多孔氧化铝模板来制备高密度、高质量的钙钛矿量子线阵列。

钙钛矿量子线阵列的制备与平面衬底上钙钛矿薄膜的制备一致，这使得该策略能够很容易地拓展至不同组分的钙钛矿，仅仅只需调节卤素的含量就能制备出全光谱发光的钙钛矿量子线阵列。同时，钙钛矿量子线阵列在用于发光二极管应用中不存在器件内短路现象，从而保证了高的器件性能。由于量子线的直径小于钙钛矿的激子波尔直径，强的量子限域效应保证的量子线阵列拥有高的光致发光量子产率。最后，通过器件优化，研究团队制备出基于钙钛矿量子线阵列的高性能发光二极管。蓝光、天蓝光、绿光和红光发光二极管分别表现出12.4%、16.49%、26.09%和9.97%的高外量子效率以及670 cd/m², 1788 cd/m², 12147 cd/m² and 101 cd/m²的最高亮度。为了验证该策略的独特性和通用性，研究团队还制备出高发光均匀度的柔性以及大面积发光二极管器件。

研究团队展示了一个具有普适性的、无有机配体和无反溶剂的策略来制备高效、柔性、大面积红绿蓝全无机钙钛矿量子线发光二极管，这一策略将提高钙钛矿发光二极管在广色域显示领域应用的可能性。研究团队同时也在努力探索如何更近一步提升器件的外量子效率以及工作寿命，相信在不远未来能够实现钙钛矿发光二极管在固体照明和广色域显示等领域的实际应用。