編者推薦：準二維鈣钛礦發光二極管表現出較高的外部量子效率。本文采用助雙添加劑的政策制備了缺陷密度低、環境穩定性高的鈣钛礦膜，實作了EQE的記錄值為28.1%。
與3D鈣钛礦相比，準二維鈣钛礦長期以來一直被認為具有良好的"能量漏鬥/級聯"結構和優異的光學性能。然而，由于俄羅斯乳木果複合材料引起的高電流密度，大多數準二維鈣钛礦石發光二極管（PeLED）表現出較高的外部量子效率（EQE），但工作穩定性不盡如人意。
在這裡，東南大學的研究人員和其他機關使用18-crown-6和聚（乙二醇）甲基醚丙烯酸酯（MPEG-MAA）作為添加劑，使用協作的雙添加劑政策制備具有低缺陷密度和高環境穩定性的鈣钛礦膜。含有C-O-C鍵的雙助劑不僅能有效減少鈣钛礦的缺陷，而且能破壞有機配體的自聚集，誘導形成具有準核/殼結構的鈣钛納米晶。熱退火後，MPEG-MAA與C-C鍵可以聚合得到梳理聚合物，進一步保護鈍化鈣钛礦納米晶免受水和氧氣的侵害。最後，實作了最高效的綠色PeLED，正常EQE為25.2%，最大EQE為28.1%，裝置在空氣環境（T50）中的壽命增加了十倍以上，為制造高效率和長使用壽命的Ofdes提供了新穎有效的政策。該論文發表在Adv.雜志上，題為"鈣钛礦發光二極管，其EQE超過鈍化和納米結構調節的Sy雙加性政策的28%"。雜志。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202103268
鈣钛礦石由于其低成本、窄半峰寬度（FWHM）發射和全色可調性，正在成為一種有前途的發光材料。然而，3D鈣礦和钛礦中低激發子的組合意味着大多數激發可以熱解離成自由電荷。是以，長期以來，基于三維鈣和钛礦的鈣钛礦的發光二極管（PeLED）的性能一直不盡如人意。為了提高PeLED的效率和穩定性，最近采取了幾種政策，例如通過反溶劑結晶形成準核/殼結構，通過小分子或聚合物傳遞鈣钛缺陷，以及通過減小晶體尺寸建構準二維鈣钛礦。這些方法成功地提高了PeLED的外部量子效率（EQE），綠光發射高達23.4%，近紅外光發射高達21.6%。
雖然上述政策顯著提高了效率，但仍有許多未解決的問題。反溶劑方法可以很容易地限制納米晶體在三維鈣和钛礦石中的晶粒尺寸，但會導緻可靠性和可重複性的急劇下降。常用的小分子或聚合物添加劑含有羟基、羧基、羧基等親水基團，可與鈣和钛礦中不比對的Pb2加，降低不良狀态密度;與3D鈣钛納米晶相比，準2D鈣钛礦不僅繼承了良好的膜狀和高耐濕性，而且由于從低到高n相的"能量漏鬥/級聯"結構，還繼承了高光澤發光量子産率（PLQY）。
基于具有大空間位阻抗配體的準二維鈣钛礦，實作了紅、綠、藍光的高EQE發射;主要原因是聚集的共感覺導緻強烈的内部焦耳熱和PeLED的高電流密度下的Osher複合。同時，有機配體如苯乙基溴铵（PEABr）在器件運作過程中會經曆熱分解，導緻鈣和钛礦缺陷增加。為了解決這個問題，使用小陽離子KBr代替絕緣長鍊PEABr墊片導緻100 cd m-2時穩定性（T50）提高了3.75倍;是以，如何提高裝置穩定性并同時保持高效率是具有挑戰性的。
圖 1.PEABr：CsPbBr3鈣钛礦膜的光實體性能，不含（無）或含（無）冠和冠：MPEG-MAA添加劑。a） 紫外可見吸收。b） 用于提取烏爾巴赫能量的吸收系數（α）和光子能量的圖表。c） 統計 PLQY。該圖顯示了不同鈣钛礦膜在紫外光下的照片。d-f） TRPL 的 2D 輪廓圖像。g-i） 410 nm 光下共聚焦 PL 強度的圖表。
圖 2.a，b） 1H NMR光譜（a）和MPEG-MAA，冠，原生鈣钛礦石，MPEG-MAA處理的鈣钛礦石，冠處理的鈣钛礦石和冠：MPEG-MAA處理的鈣钛礦石（b）。c） 冠和MPEG-MAA的晶體結構變化和缺陷鈍化圖。
圖 3.a-c） 2DGIWAXS 型材和 d） PEABr：CsPbBr3 鈣钛礦膜的 XRD 光譜，不含添加劑，包括冠和冠：MPEG-MAA。e，f） 具有不同儀器值（0-40度）的GIWAXS中具有冠（e）和冠：MPEG-MAA（f）曲線的鈣钛礦膜。插圖描述了随着冠和冠的引入而導緻晶體結構的變化：MPEG-MAA。
圖 4.鈣和钛礦膜放置在濕度>空氣穩定性的50%。a） 含有和不含添加劑的紫外可見吸收光譜（實線代表新鮮薄膜，點代表暴露在空氣中的薄膜）。b-d） 鈣钛礦膜随時間變化的含和不帶添加劑的 PL 光譜的 3D 視圖。
圖 5.PeLED的裝置特性。a，b） 不含添加劑 （a） 和不帶冠的 PeLED 橫截面 STEM 圖像：MPEG-MAA （b）。c） J-V-L， d） LE-J 和 e） EQE-J 特性。f） PeLED的El光譜。該圖顯示了該器件在4 V偏置下的照片。g） 25 個獨立的 PeLED EQE 直方圖，帶冠：MPEG-MAA 添加劑。拟合曲線是分布函數曲線。h） 在 100 cd m-2 亮度下未包裝的環境空氣中的半衰期曲線。
綜上所述，作者展示了一種協作的雙添加劑政策，以改變鈣钛礦的晶體結構并鈍化高效PeLED的表面缺陷。通過引入熱聚合MPEG-MAA，可以提高耐水性和氧氣阻隔性。同時，它還會在鈣钛晶體中引起壓力應力，這是增強鈣钛礦穩定性的原因。與易于自聚集PEABr的準二維PEABr：CsPbBr3鈣钛礦相比，含有雙添加劑的準核殼鈣钛礦結構具有均勻分布的PEA陽離子和較少的缺陷。結果，PeLED實作了28.1%的最大EQE和25.2%的正常EQE。此外，在初始亮度為100 cd m-2時，T50的使用壽命為4.04小時，是參考裝置的10.36倍，即使在沒有封裝的環境空氣中也是如此。這項工作為鈣钛礦結構的調節和缺陷鈍化提供了新的見解，以通過協作的多添加劑政策克服現有的EL效率和壽命改善限制。（文本：不計算在内）
本文摘自微信公衆号《材料科學與工程》。歡迎轉載請聯系，未經許可拒絕轉載至其他網站。