【材料】郑州大学史志锋等人Adv. Sci.：“一石二鸟”同时提升铜卤化物LED的效率和稳定性- 大数跨境

【材料】郑州大学史志锋等人Adv. Sci.：“一石二鸟”同时提升铜卤化物LED的效率和稳定性

X-MOL资讯

2022-07-10

导读：郑州大学物理学院史志锋教授和单崇新教授等人提出一种聚（9-乙烯基咔唑）（PVK）聚合物修饰CsCu2I3薄膜的策略，成功实现了器件外量子效率和工作寿命的大幅提升。

金属卤化物钙钛矿材料由于其高荧光量子产率、可调的发射光谱以及简单的溶液法制备工艺，被认为是下一代显示及固态照明技术的理想候选者之一。基于钙钛矿材料的红光和绿光LED的外量子效率均已超过20%，可以和商业LED的性能相媲美，显示出极大的应用前景。然而，作为固态照明、流式细胞仪、光遗传学等领域的重要光电元件，黄光LED的发展却较为缓慢，其器件性能明显滞后其它波段。此外，重金属铅的毒性问题也是限制其大规模应用的潜在因素。

三元铜卤化物CsCu₂I₃具有低毒性、高荧光量子产率和优异的环境稳定性，是制备环境友好型钙钛矿黄光LED的理想材料。在之前的工作中（ACS Nano, 2020, 14, 4475‒4486），研究团队成功制备出发光波长为550 nm的CsCu₂I₃基黄光LED。然而，受限于发光层薄膜较低的荧光量子产率和较差的电荷传输能力，器件的发光效率比较低，外量子效率仅为0.17%。

针对上述问题，郑州大学物理学院史志锋教授和单崇新教授等人提出一种聚（9-乙烯基咔唑）（PVK）聚合物修饰CsCu₂I₃薄膜的策略，成功实现了器件外量子效率和工作寿命的大幅提升。一方面，实验和理论计算表明，PVK引入到CsCu₂I₃中可以与未配位的Cu⁺离子相互作用，有效钝化CsCu₂I₃中Cu_Cs和Cu_I反位缺陷，从而抑制了CsCu₂I₃薄膜的非辐射复合损失。另一方面，p型导电的PVK填充在CsCu₂I₃薄膜晶界处可以增加薄膜的电荷传输能力，将空穴载流子的迁移率提升2个数量级，而且少量PVK添加还可以降低了异质结界面处空穴注入的势垒，提高电荷载流子复合效率。除此之外，PVK引入还起到了改善CsCu₂I₃薄膜覆盖度和平整度的效果。基于上述协同作用，所制备黄光LED的外量子效率相比对照组器件提高了8.5倍，器件的工作寿命达到14.6小时，是目前该材料体系中最稳定的黄光LED报道。该工作彰显了多功能聚合物PVK添加剂在提升LED器件发光性能方面的巨大潜力，加深了对铜卤化物器件中缺陷钝化和电荷传输机制的认识，对未来提升非铅钙钛矿LED的效率和稳定性具有重要的借鉴意义。

这一成果近期发表在国际权威期刊Advanced Science 上。文章的第一作者是郑州大学的博士研究生马壮壮，通讯作者为郑州大学的史志锋教授和单崇新教授。该工作得到了国家自然科学基金、国家高层次人才特殊支持计划、河南省杰出青年科学基金和郑州大学杰出青年人才创新团队计划等项目的支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Carbazole-Containing Polymer-Assisted Trap Passivation and Hole-Injection Promotion for Efficient and Stable CsCu₂I₃-Based Yellow LEDs

Zhuangzhuang Ma, Zhifeng Shi,* Xinzhen Ji, Meng Wang, Fei Zhang, Zibin Liu, Dongwen Yang, Mochen Jia, Xu Chen, Di Wu, Yu Zhang, Xinjian Li, and Chongxin Shan*

Adv. Sci., 2022, DOI: 10.1002/advs.202202408

史志锋教授简介

史志锋，男，1987年生，郑州大学物理学院教授，博士生导师，国家高层次人才计划入选者。2015年毕业于吉林大学，获微电子学与固体电子学专业博士学位，同年入职到郑州大学工作。近年来一直从事新型半导体发光材料与器件的研究工作，以第一/通讯作者在Advanced Materials、Nano Letters、Advanced Science、ACS Nano等期刊已发表SCI论文87篇，他引4500余次，含影响因子大于10.0的论文23篇，“ESI高被引论文”9篇，并有11篇SCI论文被选为期刊封面。合著英文专著（章节）4部，授权发明专利11项（第一发明人）。研究成果获河南省自然科学一等奖、徐叙瑢发光学优秀青年学术论文奖、河南省青年科技奖以及河南省青年五四奖章等荣誉。自工作以来，共主持国家自然科学基金项目4项、河南省杰出青年基金项目1项、其它省部、厅级项目6项。目前为中国青年科技工作者协会会员，兼任Energy Material Advances、《发光学报》、《光子学报》青年编委以及Crystals专刊客座编辑。

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