苏州大学科研团队提出用于制备高效稳定的蓝色钙钛矿发光二极管的全新方法

尽管天蓝色 (480-495 nm) 钙钛矿发光二极管 (PeLED) 取得了实质性进展，但纯蓝色 PeLED (<480 nm) 性能表现非常一般。作为获得纯蓝色发射的一种直接有效简便的方法，溴化物-氯化物混合钙钛矿受到了广泛关注。然而，混合卤化物钙钛矿中卤素迁移的棘手问题对实现具有稳定电致发光 (EL) 光谱的高效 PeLED 提出了艰巨的挑战。

a) BPOD水解过程示意图和b)苯膦酸水解产物与钙钛矿的相互作用示意图 图源：公开网络

近日，苏州大学研究人员提出通过原位处理富含氯离子的苯氧磷（BPOD）来获得高品质的纯蓝色钙钛矿，通过氯离子和苯基膦酸的水解产物同时扩大钙钛矿带隙、钝化卤化物空位缺陷、固定卤素离子。 

未经BPOD处理的钙钛矿薄膜和经BPOD处理后的钙钛矿薄膜的光学特性：a）紫外-可见吸收光谱，b）稳态光致发光光谱，c）光致发光量子产率（PLQY）测量结果，以及d）相应的数值。e）原始钙钛矿薄膜和f）BPOD处理后钙钛矿薄膜的温度依赖性光致发光光谱，以及h, i）1/T条件下积分光致发光强度的拟合曲线。g）钙钛矿薄膜的时间分辨光致发光（TRPL）衰减光谱。图源：公开网络

研究人员使用了基于苯乙基铵和丙基铵的钙钛矿体系，分别制备了纯钙钛矿薄膜和BPOD处理的钙钛矿薄膜。通过在旋涂过程中加入不同浓度的BPOD溶液，制备了BPOD原位处理的钙钛矿薄膜。研究发现，BPOD水解产生的大量氯离子可以有效融入钙钛矿晶体中，调节发射波长并钝化卤化物缺陷。同时，BPOD水解产物苯基磷酸与钙钛矿中的铅离子和卤化物离子形成强相互作用，通过配位和氢键作用提高钙钛矿的光学性能。实验使用紫外-可见光吸收光谱、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱（XPS）等手段对材料进行表征，验证了BPOD对钙钛矿薄膜的有效修饰。

PeLED结构及性能：a) 设备的截面扫描电子显微镜（SEM）图像，b) 设备功能层的能带结构，c) 电流密度-亮度-电压（J-L-V）曲线，d) 外量子效率-电流密度（EQE-J）曲线，e) 从20个设备中提取的平均效率，f) 在1.0 mA/cm²恒定电流密度下进行的时间依赖寿命测试，以及记录的原始/ BPOD处理钙钛矿PeLED的电致发光峰位置。图源：公开网络

研究结果显示，这些纯蓝色PeLEDs在477纳米波长下的最大外量子效率（EQE）为9.3%，在亮度为104 cd/m²的条件下，器件寿命为34.7分钟，电致发光光谱也非常稳定。相较于传统的基于氯化铅前驱体的混合卤化物PeLEDs，该方法代表了纯蓝色PeLEDs中最佳的性能之一。