Dans le domaine des dispositifs électroluminescents à pérovskite (PeLED), les performances des dispositifs électroluminescents bleus sont à la traîne par rapport à d'autres dispositifs similaires en raison du manque de méthodes de fabrication. Ici, des chercheurs de l'Institut de technologie de Pékin, de l'Institut de recherche de Dalian en physique chimique, de l'Académie chinoise des sciences et de l'Institut de physique appliquée de Shanghai, de l'Académie chinoise des sciences ont utilisé le bromure de 2-phényléthylamine (PEABr) et le bromure de 3,3-diphénylpropylamine (DPPABr) . ) de ligands mixtes pour préparer des films nanocristallins de CsPbClBr2 in situ. Le mélange des deux ligands a entraîné une forte émission de lumière bleue à 470 nm avec un rendement quantique de photoluminescence aussi élevé que 60 % en raison de la formation d'une distribution de largeur de puits quantique étroite. Sur cette base, un dispositif de pérovskite bleue très efficace avec une efficacité quantique externe maximale de 8,8 % a été obtenu à 473 nm.
The related paper was published in the journal Nature Communication with the title "Dimension control of in situ fabricated CsPbClBr2 nanocrystal films toward efficient blue light-emitting diodes".
Perovskite light-emitting diodes (PeLEDs) have emerged as an emerging display technology due to their high color purity, high external quantum efficiency (EQE), and solution processability. Taking advantage of the ionic properties of metal halide perovskites, PELEDs can be directly fabricated by an in-situ fabrication technique of spin-coating perovskite precursor solutions on target substrates. Since room-temperature-operating perovskite electroluminescence (EL) devices were first reported in 2014, green, red, and near-infrared PeLEDs have achieved maximum EQEs of over 20 percent , comparable to organic light-emitting diodes and quantum dot light-emitting diodes. However, the performance of blue PeLEDs still lags behind their green, red, and near-infrared light-emitting diodes, especially for display applications in the pure blue region (455–475 nm), which is an obstacle to the development of full-color display technologies.
En général, la modulation spectrale des émetteurs de type pérovskite-peut être obtenue en ajustant la composition, la taille et/ou la taille. En réduisant la taille des pérovskites en vrac ou en introduisant des halogénures mixtes, des nanocristaux tridimensionnels de pérovskite à émission bleue ont été préparés avec succès. Cependant, les problèmes d'efficacité et de stabilité des dispositifs électroluminescents bleus basés sur ces nanocristaux de pérovskite de petite taille sont principalement dus à une purification et à une séparation de phase compliquées.
Une autre stratégie pour obtenir des PeLED bleues à haute-efficacité consiste à construire des structures de pérovskite quasi-bi-dimensionnelles (quasi-2D) avec plusieurs puits quantiques. Les propriétés de photoluminescence (PL) de ces pérovskites quasi-2D sont étroitement liées au transfert d'énergie des petits vers les grands domaines n. On constate qu'une distribution de largeur de puits quantique (QWD) de pérovskite plate quasi-2D est essentielle pour faciliter le transport des porteurs et réduire la perte d'énergie supplémentaire pour réaliser des dispositifs photovoltaïques à hautes performances. Cependant, l'effet de QWD sur les appareils EL est moins étudié.
Il est connu que le QWD peut être contrôlé en ajustant le rapport des mélanges de précurseurs ou par l'ingénierie des ligands. Ici, il est démontré que l'utilisation de ligands doubles est une stratégie efficace pour contrôler le QWD des films nanocristallins CsPbClBr2 préparés in situ. Le bromure de 2-phényléthylamine (PEABr) est un ligand efficace pour former de petits domaines n, tandis que le bromure de 3,3-diphénylpropylamine (DPPABr) est un ligand efficace pour former de grandes valeurs n. Un choix judicieux du rapport des deux ligands peut rétrécir le QWD avec une domination centrale de n=4.
Ce contrôle efficace de la taille facilite un transfert d'énergie efficace, ce qui se traduit par une forte émission de lumière bleue à une longueur d'onde de 470 nm avec un rendement quantique PL (PLQY) aussi élevé que 60 %. L'utilisation de ligands doubles avec une propension à former de petits domaines n et de grands domaines n est une stratégie polyvalente pour obtenir un QWD étroit pour des propriétés PL améliorées. Sur la base des films minces optimisés préparés en mélangeant PEABr et DPPABr, un dispositif d'électroluminescence bleue à haut rendement-avec un EQE maximum de 8,8 % a été obtenu à une longueur d'onde de 473 nm. (Texte : Aisin Gioro Star)
Fig. 1 Caractéristiques structurales des couches minces nanocristallines de CsPbClBr2. Schéma de principe du processus de préparation in-de couches minces nanocristallines de CsPbClBr2. La relation entre l'intensité intégrale q du motif GIWAXS des films nanocristallins CsPbClBr2 avec différents rapports de DPPABr et PEABr a été étudiée.
Fig. 2 Mesures optiques de couches minces nanocristallines de CsPbClBr2. Les spectres de photoluminescence à l'état d'équilibre-, les spectres d'absorption et les b-PLQY de films nanocristallins de CsPbClBr2 avec différents rapports de DPPABr et PEABr ont été étudiés.
Fig. 3 The effect of QWD on its carrier dynamics. a, b Peak FWHM evolution extracted from broad bleached peaks (425–470 nm) of D0P8, D4P4 and D8P0 samples. c Schematic illustration of the carrier behavior after excitation. The carrier recombination process can be divided into five stages: I, carrier formation; II, exciton transfer; III, charge transfer; IV, reverse charge transfer; V, continuous charge transfer and recombination.
Figure 4 Blue perovskite device features. Energy level diagram of an electroluminescent device. Cross-sectional TEM image of a multilayer electroluminescent device. c EL spectra at 3.6, 4.4 and 5.2V forward bias. d Current density-brightness-voltage characteristics of the best performing device. EQE – Voltage characteristics of optimal performance equipment. f Maximum EQE histogram of 28 devices.
