【摘 要】
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近些年,钙钛矿材料逐渐展现了作为新一代光电材料的潜力,它具有较大的体晶畴尺寸、较小的陷阱密度、出色的迁移率和在室温下自由移动的载流子,这些特性支持了它们在电荷分离器件中的优异性能。相比于三维钙钛矿,准二维钙钛矿材料更是拥有得天独厚的结构优势,在外层的有机层可以隔绝大多数的水、氧侵袭,起到保护钙钛矿的作用。此外其绝缘性也导致通过器件的电流相对减小,降低器件热损耗,起到提升器件稳定性的作用。因此本文主
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近些年,钙钛矿材料逐渐展现了作为新一代光电材料的潜力,它具有较大的体晶畴尺寸、较小的陷阱密度、出色的迁移率和在室温下自由移动的载流子,这些特性支持了它们在电荷分离器件中的优异性能。相比于三维钙钛矿,准二维钙钛矿材料更是拥有得天独厚的结构优势,在外层的有机层可以隔绝大多数的水、氧侵袭,起到保护钙钛矿的作用。此外其绝缘性也导致通过器件的电流相对减小,降低器件热损耗,起到提升器件稳定性的作用。因此本文主要针对准二维钙钛矿发光二极管进行一系列优化,研究内容主要分为以下两个部分:（1）绿光准二维钙钛矿发光二极管的优化,首先优化整个前驱液的配比,即P EABr、MABr与Pb Br2的比例,确定MABr与Pb Br2的摩尔比为1.05/1,再调整PEABr的添加摩尔比,根据钙钛矿薄膜的紫外可见吸收曲线以及电致发光性能等测试数据我们筛选出最佳PEABr添加比为100%。接着引入Gu SCN修饰层之后,器件的电致发光性能大幅度提升:电流效率在峰值时为8.7cd/A,亮度在峰值时为13932cd/m~2,外量子效率峰值为3.1%。将基于Gu SCN的器件与无Cu SC N钙钛矿薄膜器件做对比,通过紫外可见吸收曲线、XRD、SEM和水接触角等表征手段对钙钛矿薄膜进行分析,可以看到Gu SCN的引入提升了钙钛矿薄膜二维相组分吸收,增强了n=2的主要二维钙钛矿相的衍射强度并且改善了钙钛矿薄膜的平整度,使得钙钛矿晶粒更均匀,有效提升其发光性能,引入Gu SCN减小了PEDOT:PSS层的水接触角,使得钙钛矿前驱液成膜更加均匀,成膜质量更佳。通过UPS测试结果我们可以看到Gu SCN的引入减小了PEDOT:PSS与准二维钙钛矿层间的势垒高度,改善了空穴注入。此外,Gu SCN的引入并未降低PEDOT:PSS传输层的吸收与透射能力。（2）红光准二维钙钛矿前驱体中各个材料的摩尔比变化会影响整个器件的电致发光性能。尝试调整了PEAI/Pb I2/MAI/Cs I四种主要材料摩尔比例,当摩尔比例为0.8:1:0.5:0.5时器件的亮度以及电流效率等参数最佳,器件最大亮度为270cd/m~2,最大外量子效率达到了2.8%。MA离子的引入使得量子肼结构更加稳定。为了进一步提升红光准二维钙钛矿发光二极管的性能,引入无机Ba Cl2作为添加剂,当添加比例为2%wt时,准二维钙钛矿发光二极管器件的光电性能达到了最佳,最大亮度到达了680 cd/m~2,最大外量子效率为5.97%。此外添加剂的引入使得钙钛矿薄膜晶粒变得更小更加密集,增强载流子有效辐射复合。钙钛矿薄膜的紫外可见光吸收能力变强,钙钛矿的能级变化更加有利于电子传输。薄膜缺陷密度降低,载流子迁移率变高。
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