基于混合钙钛矿材料发光的电致发光器件

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基于ABX3型的钙钛矿材料由于其优异的光电特性而引起了许多研究人员的关注,这些优点包括高电荷载流子迁移率,高光致发光量子产率(PLQY),可溶液加工性等。钙钛矿太阳能电池的效率已经达到23.7%,这与由传统无机半导体材料制成的光伏电池相当。它们还被用作光泵浦激光器中的有效低阈值增益介质。同时钙钛矿材料还具有易于调节的发光颜色和高色纯度的优点,钙钛矿材料这些出色的光电特性可使其成为新一代大面积,高性能光电器件的理想选择。制作钙钛矿的材料储量丰富,价格低廉,因此钙钛矿电致发光器件在显示和照明领域中具有很高的价值。在本文中,我们将全无机钙钛矿溶液与聚合物溶液聚丙烯腈(PAN,polyacrylonitrile)以1.5:1的体积比混合得到钙钛矿-聚合物混合溶液,通过一步旋涂法得到了高覆盖度,致密均匀的混合钙钛矿薄膜,并制备了以混合薄膜为发光层的钙钛矿电致发光器件(Perovskite electroluminescent device,PeLED)。我们制备了两种颜色的发光器件,其结构如下:(1)ITO/Pedot:PSS/PAN:CsPbBr3/TPBi/Liq/Al(绿光)(2)ITO/Pedot:PSS/PAN:CsPbBr2.5I0.5/TPBi/Liq/Al(红光)其中,绿光钙钛矿电致发光器件在7.5V时的最大亮度为2300cd/m2,最大效率为5.07cd/A,发光峰位于520nm。红光钙钛矿电致发光器件在8V时的最大亮度为657cd/m2,发光峰位于680nm。我们发现掺入PAN的混合薄膜显示出更高的覆盖度,针孔数量明显减少,并且两组器件的性能相对于不含聚合物的钙钛矿电致发光器件均有明显的提升。此外,我们将钙钛矿-聚合物混合材料PAN:CsPbBr2.5I0.5、纯无机钙钛矿材料CsPbBr3以及有机小分子材料NPB共同作为发光层制备了白光PeLED,器件结构为ITO/PEDOT:PSS/CsPbBr2.5I0.5/NPB/CsPbBr3/TPBi/Liq/Al,其中PAN:CsPbBr2.5I0.5薄膜用一步旋涂法获得,CsPbBr3薄膜用双源共蒸镀法获得。在7V时器件达到最大亮度为360cd/m2,效率为0.2cd/A,白光PeLED的色坐标为(0.31,0.36),为白光钙钛矿电致发光器件的发展提供了一种新思路。
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