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三氟乙酸盐诱导的光谱稳定的蓝光钙钛矿发光二极管

2021-03-11孔令媚窦永江杨绪勇

液晶与显示 2021年1期
关键词:传输层钙钛矿空穴

袁 豪,孔令媚,王 林,窦永江,罗 云,杨绪勇

(上海大学 新型显示技术及应用集成教育部重点实验室,上海 200072)

1 引 言

金属卤化物钙钛矿(Metal halide perovskite,MHP)由于具有良好的电学和光学性能,例如载流子迁移率高[1-2]、色纯度高[3-4]和带隙易调[5-6]等,在显示及照明领域展现出广阔的应用前景,因而引起了研究人员的广泛关注。基于蓝光钙钛矿的发光二极管(Perovskite light emitting diodes,PeLEDs)是钙钛矿领域的一个研究热点。2015年,Kumawat等人[7]首次报道了基于MAPb(Br1-xClx)3的蓝光PeLEDs,其亮度和外量子效率(EQE)分别为2 cd·m-2和0.0001%。You等人[8]通过在PEA2(CsPbBr3)2PbBr4钙钛矿前驱体中引入较大的间隔阳离子乙胺(Ethylammonium,EA),获得了发光峰位于488 nm,亮度和EQE分别为2 191 cd·m-2和12.1%的蓝光PeLEDs。然而,光谱的不稳定性仍是蓝光PeLEDs面临的一大挑战[9-11]。

金属卤化物钙钛矿的一般化学通式为ABX3(A位是一价的有机或者无机阳离子,例如CH3NH3+(MA+)、CH(NH2)2+(FA+)和Cs+等;B位是二价金属阳离子,例如Pb2+和Sn2+等;X位是卤素离子,包括Cl-、Br-和I-)。目前,蓝光PeLEDs的实现主要通过3种策略。第一种策略是采用Sn2+、Bi2+、Sb2+等二价阳离子替换Pb2+,使晶格发生扭曲,带隙变大,光谱发生蓝移来实现蓝光发射[12-14]。然而,这种非铅钙钛矿不仅光致发光量子产率(PLQY)较低且二价阳离子极易被氧化成四价,稳定性极差,不利于提高蓝光PeLEDs的稳定性[15]。第二种策略是通过引入长链的间隔阳离子,例如苯乙胺(PEA+)[16]、苯丁胺(PBA+)[17]、丁胺(BA+)[18]、乙胺(EA+)[19]等到3D 结构的钙钛矿中,使得无机八面体的层数(n)减少,形成准二维(quasi-2D)钙钛矿(M2An-1BnX3n+1,其中M为长链间隔阳离子),带隙也从2.6 eV (n=4)增加到2.7 eV (n=3),2.9 eV (n=2),3.1 eV (n=1)[20],发光光谱随之发生蓝移,因而实现蓝色发光。相比于3D蓝光钙钛矿,quasi-2D蓝光钙钛矿的成膜性更好,但是长链间隔阳离子的引入会使钙钛矿层间的电荷传输能力减弱。且quasi-2D钙钛矿薄膜的低维相(n≤3)不稳定,在器件运行的过程中,会逐渐向大n相(n>3)转变,导致带隙变窄,光谱也随之发生红移。通过这种策略获得的PeLEDs表现出较低的EQE以及较宽的电致发光(Electroluminescent,EL)光谱[17,19,21-22]。Sargent等人[23]通过在PEA2Csn-1PbnBr3n+1中引入γ-氨基丁酸,来抑制大n相的形成,来提高蓝光PeLEDs的稳定性。第三种策略是通过调控3D混卤素钙钛矿(ABClxBr3-x)中Cl/Br的比例,实现从天蓝色(490 nm)到深蓝色甚至紫外光(410 nm)的可调发光。然而,混卤素的钙钛矿在偏压的作用下,会发生离子迁移并导致相分离,使得蓝光钙钛矿发射峰位出现红移[24-25]。且3D混卤素钙钛矿薄膜的覆盖率低和缺陷密度较高,所以很难获得性能优异的3D蓝光PeLEDs。已有文献报道,通过对钙钛矿中A位阳离子掺杂(例如碱金属离子Rb+等)或者B位阳离子掺杂(例如稀有金属离子Y3+等)[26-27],可以改善钙钛矿薄膜的成膜性,得到连续致密、小晶粒的薄膜。同时A位或B位阳离子还可以起到钝化钙钛矿晶界处的缺陷,抑制卤素离子迁移的作用,有助于提高蓝光发射的稳定性。

本文通过在蓝光钙钛矿CsPbClBr2前驱体中引入CsTFA,制备得到了致密的小晶粒钙钛矿薄膜,CsTFA中的碳氧双键(C=O)可以有效钝化晶界和钙钛矿表面的缺陷,抑制混卤素钙钛矿薄膜的离子迁移现象,提高了蓝光PeLEDs的光谱稳定性。PeLEDs的发光光谱在10 V的高压下仍可以保持稳定。蓝光PeLEDs在484 nm发光峰处的最大亮度为3 594.28 cd·m-2,对应的最大EQE为0.96%。相比于无CsTFA修饰的器件,器件亮度和EQE分别提升了31倍和8倍。

2 实 验

2.1 材料的制备

三氟乙酸铯(CsTFA)的制备:将10 g碳酸铯(Cs2CO3,Innochem,纯度90%)溶解于30 mL的去离子水中,搅拌至Cs2CO3全部溶解,然后将6 mL的三氟乙酸(HTFA,Innochem,纯度99.9%)缓慢滴加到Cs2CO3的水溶液中,搅拌4 h后,将该溶液放进真空干燥柜里,60 ℃干燥4 h,得到CsTFA粉末,保存在手套箱中。

钙钛矿前驱体溶液的制备:将三氟乙酸铯(36.5 mg)、溴化铅(PbBr2,Sigma,纯度99.99%,38.9 mg)、氯化铅(PbCl2,Sigma,纯度99.99%,29.5 mg,)和溴化铯(CsBr,Alfa Aesar,纯度99.99%,45.1 mg)溶解于1.5 mL的二甲基亚砜(DMSO,Alfa Aesar,纯度99.9%)中,60 ℃加热搅拌4 h,得到浓度为0.2 mol/L前驱体溶液,过滤后氮气环境保存以备使用。

NiOx前驱体溶液的制备:将0.062 2 g的乙酸镍四水合物(Nickel acetate tetrahydrate,Sigma,纯度99.998%)溶解于5 mL的乙醇(Ethyl acetate,Innochem,99.8%)中,随后加入15 μL乙醇胺(Ethanolamine,Alfa Aesar,>99%),搅拌4 h至完全溶解,过滤后氮气环境保存以备使用。

十二烷基磺酸钠(SDS)溶液的制备:将5 mg十二烷基磺酸钠(SDS,Innochem,纯度99.9%)溶解于1 mL的乙醇,搅拌1 h至完全溶解,过滤后氮气环境保存以备使用。

2.2 器件制备

选用方块电阻为15 Ω·sq-1的氧化铟锡(Indium tin oxide,ITO)玻璃基板作为器件阳极。进行实验前,对其进行清洗。首先使用沾有洗洁精的无尘布对ITO玻璃基板进行擦拭,然后依次用去离子水、丙酮和异丙醇分别对其超声清洗15 min,再用氧等离子气体对其表面处理15 min,来提高ITO玻璃基板表面的亲水性和功函数。在ITO玻璃基板上,采用旋涂法制备NiOx空穴传输层,旋涂转速为8 000 r/min,旋涂时间为40 s,并在空气环境中300 ℃退火40 min。接着旋涂SDS薄膜作为界面修饰层,旋涂转速为4 000 r/min,旋涂时间为40 s。随后再次进行氧等离子气体处理5 min。接着将其转移到充满氮气的手套箱中,旋涂钙钛矿前驱体溶液来制备钙钛矿薄膜,旋涂转速为4 000 r/min,旋涂时间为40 s,并在150 ℃退火2 min。最后在蒸镀箱中,依次蒸镀电子传输层1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、电子注入层/电极修饰层氟化锂(LiF)和负极铝(Al)。

2.3 测试与表征

扫描电子显微镜(Field emission-scanning electron microscopy,FE-SEM,型号:JSM-7500F)被用来测试薄膜的横截面图。布鲁克AXS公司的D8 ADVANCE衍射仪被用来测试X射线粉末衍射 (X-ray powder diffraction,XRD)图谱。可编程电源表Keithley 2400用来测试电流密度-电压(J-V)曲线。测试使用的亮度计是LS110,Konica Minolta,光谱光度计是Spectrascan PR670,Photo Research。Escalab 250Xi紫外光电子能谱仪来测试紫外光电子能谱(Ultraviolet photo emission spectroscopy,UPS)。使用FLS920荧光光谱仪测试薄膜的光致发光(Photoluminescence,PL)光谱和荧光寿命(Photoluminescence lifetime,PL lifetime)。蓝光PeLEDs寿命的测试使用的是研华科技(ADVANTECH)的610L CRYSCO。

3 结果与讨论

3.1 钙钛矿薄膜形貌

CsTFA的引入提高了钙钛矿薄膜的均匀性和致密性,如图1(a)和图1(b)的SEM图所示。对比钙钛矿薄膜的晶粒尺寸分布不均一,薄膜覆盖率低、连续性差,存在大量的孔洞。基于对比钙钛矿薄膜组装成的器件,在偏压下会产生较大的漏电流,空穴和电子不能在发光层中进行有效的辐射复合。CsTFA的使用,导致组成钙钛矿薄膜的晶粒形貌更均匀,尺寸分布更均一。这是由于引入CsTFA导致钙钛矿的成核密度更高,形成了大量小晶粒组成的钙钛矿薄膜,使得薄膜的均匀性和致密性都有了显著的提升,有利于PeLEDs中空穴和电子在发光层进行有效的辐射复合,展现出更好的器件性能。图1(c)是退火过后钙钛矿薄膜的XRD图谱。CsTFA修饰的钙钛矿薄膜在15.3°和30.7°出现了两个明显的特征峰,分别对应了正交相(Pnma)CsPbClBr2的(101)和(202)晶面[28-32]。与对比钙钛矿薄膜相比,CsTFA引入导致晶面(121)消失,这是由于CsTFA会诱导钙钛矿晶粒沿着(101)和(202)晶面方向生长。并且衍射峰的强度明显提高,说明CsTFA显著提高了钙钛矿晶粒的结晶度,有利于提升钙钛矿薄膜的光学性能和稳定性。

图1 (a) 对比钙钛矿薄膜的SEM图;(b) CsTFA修饰的钙钛矿薄膜的SEM图;(c) 对比钙钛矿薄膜和CsTFA修饰的钙钛矿薄膜的XRD图谱。Fig.1 (a) SEM image of control perovskite film;(b) SEM image of CsTFA-treated perovskite film;(c) XRD patterns of control and CsTFA-treated perovskite films.

此外,XRD衍射峰的半高宽(Full width at half maximum,FWHM)变宽,说明引入CsTFA减小了钙钛矿的晶粒尺寸,与 SEM图展现的薄膜形貌一致。

3.2 薄膜的光学性能和热稳定性

图2(a)为玻璃基底上两种钙钛矿薄膜的稳态荧光光谱,激发光源的波长为385 nm。如图2(a)所示,对比钙钛矿薄膜PL强度较低,CsTFA修饰的钙钛矿薄膜的PL强度提高了2.64倍。同时,PLQY也从1.27%提高到了15.3%。图2(b)所示是两种钙钛矿薄膜的PL的衰减曲线,结果表明,对比钙钛矿薄膜的PL寿命仅有16.3 ns。

图2 对比钙钛矿薄膜和CsTFA修饰的钙钛矿薄膜的光学性能表征。(a) PL光谱;(b) 荧光寿命;(c) 不同退火温度下对比钙钛矿薄膜的PL光谱;(d) 不同退火温度下CsTFA修饰的钙钛矿薄膜的PL光谱。Fig.2 Optical properties of control and CsTFA-treated perovskite films.(a) PL spectra;(b) PL lifetime;(c) PL spectra of control perovskite film annealed at different temperatures;(d) PL spectra of CsTFA-treated perovskite film annealed at different temperatures.

与对比钙钛矿薄膜相比,CsTFA修饰的钙钛矿薄膜的荧光寿命明显增加,达到了28.5 ns。较长的荧光寿命证明了CsTFA有效地钝化了钙钛矿薄膜中存在的缺陷态,降低载流子在薄膜中发生非辐射复合的几率。

钙钛矿薄膜的热稳定性是其能否进行商业应用的关键因素。为了研究CsTFA对钙钛矿薄膜热稳定性的影响,我们分别对两种钙钛矿薄膜在75~200 ℃范围内分别退火2 min研究PL的强度变化,结果如图2(c)和2(d)所示。CsTFA修饰的钙钛矿薄膜的热稳定性显著提升,当温度升高到200 ℃后,其PL强度仍为初始发射强度的50.1%。而相同测试条件下,对比钙钛矿薄膜的PL强度迅速降低至初始发射强度的8%。图3是对比钙钛矿薄膜和CsTFA修饰的钙钛矿薄膜中Pb、Br、Cl和F的X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)。对比钙钛矿薄膜的Pb 4f光谱显示两个主峰,分别位于138.48 eV和143.38 eV,分别对应Pb 4f7/2和Pb 4f5/2能级,在Br 3d和Cl 2p光谱中,可以观察到Br 3d的结合能峰在68.53 eV(Br 3d5/2)和69.33 eV(Br 3d3/2),Cl 2p的结合能峰在198.08 eV(Cl 2p3/2)和199.83 eV(Cl 2p1/2)。值得注意的是,CsTFA修饰过的钙钛矿薄膜的Pb 4f、Br 3d和Cl 2p的峰位均向高结合能方向发生了移动,证明晶体结构的稳定性提高了,有利于提升钙钛矿薄膜的热稳定性[33-35]。在图3(d)中,F1s的XPS图谱证实了CsTFA修饰过的钙钛矿薄膜中TFA-的存在。

图3 对比钙钛矿薄膜和CsTFA修饰的钙钛矿薄膜的XPS图谱。(a) Pb 4f;(b) Br 3d;(c) Cl 2p;(d) F 1sFig.3 XPS spectra of control and CsTFA-treated perovskite films.(a) Pb 4f;(b) Br 3d;(c) Cl 2p;(d) F 1s.

3.3 PeLEDs器件性能

图4(a)为蓝光PeLEDs的示意图,器件的结构为:ITO/NiOx-SDS/Perovskite/TPBi/LiF/Al。图4(b)为器件的横截面SEM图,从下到上依次为玻璃基板、ITO阳极(100 nm)、NiOx空穴传输层(40 nm)、SDS界面修饰层(5 nm)、钙钛矿发光层(40 nm,CsPbClBr2和CsTFA∶CsPbClBr2)、TPBi电子传输层(35 nm)、LiF电子注入层/电极修饰层(1 nm)和阴极Al(100 nm)。图4(c)为器件的能带结构示意图,其中阳极ITO和LiF/Al电极的功函数值,NiOx空穴传输层的导带底值(CBM)和价带顶值(VBM)以及TPBi的最低未占轨道(LUMO)值和最高已占轨道(HOMO)值均来自已发表的实验数据值[36-37]。NiOx与钙钛矿发光层直接接触时,NiOx表面存在的氧空位缺陷,不仅不利于钙钛矿晶粒成膜,还会造成钙钛矿薄膜的荧光猝灭,降低钙钛矿薄膜的稳定性[38-39]。同时,NiOx和钙钛矿层之间能级势垒为0.5 eV,能级严重不匹配,导致空穴注入非常困难。通过进行PL光谱可以证明SDS可以有效地抑制NiOx对钙钛矿薄膜的荧光猝灭,如图4(d)所示,引入SDS之后,钙钛矿薄膜的PL强度明显增强。采用吸收光谱和UPS光谱对SDS修饰的NiOx和钙钛矿发光层的CBM和VBM进行研究,测试结果如图5(a)~(c)所示。从吸收光谱可知,SDS修饰的NiOx的带隙并不会变宽,仍然为3.5 eV。由UPS光谱可知NiOx和NiOx-SDS薄膜的费米能级分别位于-4.23 eV和-4.43 eV,费米能级到价带的距离分别为1.07 eV和1.17 eV,因此我们可以算出NiOx和NiOx-SDS薄膜的价带位置分别为-5.3 eV和-5.6 eV。又由于它们的禁带宽度都为3.5 eV,可推断出导带位置分别为-1.8 eV和-2.1 eV。所以在NiOx与钙钛矿发光层之间引入界面修饰层SDS不仅可以钝化NiOx表面缺陷,从而抑制发光层的荧光猝灭,同时还降低了空穴的注入势垒(0.3 eV),利于空穴有效注入到钙钛矿发光层。

图4 (a) 器件结构示意图;(b) 器件SEM横断面图;(c) 器件能级结构图。Fig.4 (a) Schematic diagram of device structure;(b) SEM cross section of device;(c) Diagram of device energy level structure.

图5 空穴传输层和钙钛矿发光层的带隙表征 和UPS光谱。(a) NiOx 的带隙;(b) NiOx-SDS的带隙;(c) 空穴传输层的UPS光谱;(d) CsPbClBr2的带隙;(e) CsTFA∶CsPbClBr2的带隙;(f) 钙钛矿发光层的UPS光谱。Fig.5 Band gap characterization and UPS spectra of the hole transport layer and perovskite light-emitting layer.(a) Band gap of NiOx;(b) Band gap of NiOx-SDS;(c) UPS spectra of hole transport layer;(d) Band gap of CsPbClBr2;(e) Band gap of CsTFA∶CsPbClBr2;(f) UPS spectra of perovskite light-emitting layer.

图5(d)~(f)是CsPbClBr2和CsTFA∶CsPbClBr2钙钛矿发光层的光学带隙测试和UPS测试结果。在引入CsTFA后,钙钛矿的带隙几乎不发生宽化,这表明TFA-是位于钙钛矿表面和晶界处,并没有进入钙钛矿的晶格。从UPS的测试结果我们得出CsPbClBr2和CsTFA∶CsPbClBr2钙钛矿薄膜的费米能级的位置分别为-4.39 eV和-4.07 eV,费米能级到价带的距离分别为1.33 eV和1.73 eV,得出对应的价带的位置分别为-5.72 eV和-5.8 eV,再结合它们的光学带隙,可以算出CsPbClBr2和CsTFA∶CsPbClBr2钙钛矿薄膜的导带的位置为-3.32 eV和-3.4 eV。以上的测试结果表明,在引入TFA-后,钙钛矿薄膜的空穴注入势垒仅仅增加了0.08 eV,在可以接受的范围内。电子由LiF修饰的Al电极注入后,通过电子传输层TPBi传输到钙钛矿发光层。TPBi和钙钛矿之间的电子注入势垒大约仅为0.1 eV,因此电子可以有效地注入到钙钛矿发光层中。

基于对比钙钛矿薄膜和CsTFA修饰的钙钛矿薄膜作为发光层制备了PeLEDs。如图6(a)所示,对比PeLEDs的初始发光峰位为484 nm (FWHM为20 nm),与PL发光峰位482 nm相比,红移了2 nm,这是由于在电场作用下产生的斯塔克效应和点间库仑相互作用的影响导致的[40-41]。如图6(b)所示,CsTFA-PeLEDs发射光的色坐标位于(0.09,0.195),是纯正的天蓝色发光。如图6(c)~(d)所示,分别是PeLEDs的电流密度-电压-亮度(J-V-L)曲线和外量子效率-电压(EQE-V)曲线。由图可知,两器件的启动电压均为3.5 V,而基于对比钙钛矿薄膜的PeLEDs (对比PeLEDs)在2 V电压下,具有很高的电流密度(1.23 mA·cm-2),漏电流较大,这是由于发光层薄膜覆盖率低导致的。而基于CsTFA修饰的PeLEDs (CsTFA-PeLEDs),在2 V电压时对应的电流密度为3.58×10-3mA·cm-2,表明漏电流很小。这与上述钙钛矿薄膜形貌研究结果是一致的。对比PeLEDs的最大亮度和EQE分别为115.81 cd·m-2和0.12%,而CsTFA-PeLEDs的最大亮度和EQE分别为3 594.28 cd·m-2和0.96%,分别提高了31倍和8倍。

图6 (a) 归一化后的器件电致发光和薄膜光致发光光谱;(b) 国际照明委员会色坐标图;(c) 电流密度-电压-亮度曲线;(d) 外量子效率-电压曲线。Fig.6 (a) Normalized EL and PL spectra;(b) Commission Internationale de I’Eclairage coordinates;(c) Current density-voltage-luminance curve;(d) EQE-voltage curve.

3.4 PeLEDs器件寿命

器件寿命是衡量PeLEDs性能的一个很重要参数,只有兼具高的寿命和高效率的器件才具有商业化的应用前景。图7为器件寿命曲线,在初始亮度为100 cd·m-2的情况下,对比PeLEDs的亮度迅速衰减,半衰期(T50)仅为5.1 min,而CsTFA-PeLEDs的寿命得到了一定的改善,T50延长至10.3 min,提升了2.02倍。寿命的提高主要归因于光滑,少孔洞、经CsTFA修饰的钙钛矿薄膜。这一结果再次证明了CsTFA对提升钙钛矿薄膜质量和优化PeLEDs的稳定性起到显著作用。

图7 器件寿命曲线Fig.7 Device operation lifetime curve

3.5 PeLEDs光谱稳定性

目前3D 蓝光PeLEDs普遍面临光谱不稳定的问题。图8是两器件随着电压变化的EL光谱。随着电压的增大,对比PeLEDs的EL光谱发生了红移。当电压为10 V时,红移至504 nm。这是由于钙钛矿晶体结构中的混合卤素阴离子在电场作用下发生了离子迁移,分别形成了富Br区和富Cl区产生了相分离所导致的[42-44]。如图8(b)所示,CsTFA-PeLEDs的EL光谱的发光强度随着电压升高而增强,且发光峰位不发生移动。为了进一步验证CsTFA能够使器件的光谱稳定,测试了在5 V条件下,器件的光谱随时间的变化。如图9所示,对比PeLEDs的光谱从器件开始工作就不断红移,从0 min对应的484 nm移动到了5 min对应的496 nm。但是,CsTFA-PeLEDs的光谱在0~5 min内不发生任何移动。这是因为在引入了CsTFA后,CsTFA中的C=O键可以和晶界处的Pb2+缺陷进行配位,有效钝化晶界处存在的缺陷态,抑制了离子迁移,因而提高了光谱的稳定[33]。为了证明C=O键对晶界处Pb2+缺陷的钝化,对CsTFA·DMSO粉末和CsTFA·CsPbClBr2·DMSO粉末进行了红外光谱测试,测试结果如图10所示。在CsTFA·DMSO红外光谱中,TFA-的C=O和CF3的拉伸振动峰分别位于1 708 cm-1和1 201 cm-1[45]。在CsTFA·CsPbClBr2·DMSO复合体中,C=O和Pb2+之间发生配位反应使得电子密度增大,从而导致C=O移动到较低的频率(1 683 cm-1),C-F键移至更高的频率(1 210 cm-1)[46-50]。我们对近年来已报道的蓝光PeLEDs进行了总结和比较,如表1所示。显然,蓝光发射的PeLEDs普遍都面临寿命较短的问题,这是由于光谱稳定性差导致的。因此,针对这一问题,本文有效地提升了PeLEDs的光谱稳定性和操作寿命。

图8 器件EL光谱随电压的变化。(a) 对比器件;(b) CsTFA修饰的器件。Fig.8 EL spectra of PeLEDs with different driving voltage.(a) Control PeLEDs;(b) CsTFA-PeLEDs.

图9 5 V条件下,PeLEDs的EL光谱图随时间的变化。(a) 对比器件;(b) CsTFA修饰的器件。Fig.9 EL spectra of PeLEDs with different time at 5 V.(a) Control PeLEDs;(b) CsTFA-PeLEDs.

图10 CsTFA·DMSO粉末和CsTFA·CsPbClBr2·DMSO粉末的红外光谱Fig.10 FTIR of CsTFA·DMSO powder and CsTFA·CsPbClBr2·DMSO powder

表1 最近蓝光钙钛矿LED总结Tab.1 Summary of the state-of-the-art blue PeLEDs

4 结 论

本文通过在钙钛矿前驱体溶液中引入CsTFA,制备表面致密连续、小晶粒和少孔洞的全无机钙钛矿薄膜。CsTFA对钙钛矿薄膜表面及晶界处存在的缺陷具有钝化作用,有助于提升钙钛矿薄膜的光学性能。与对比的钙钛矿薄膜相比,CsTFA修饰的钙钛矿薄膜的PL强度提高了2.64倍,PLQY提高了11.9倍,从1.27%提高到了15.3%。此外,CsTFA还有助于提升钙钛矿薄膜的热稳定性,在200 ℃退火的条件下,CsTFA修饰的钙钛矿薄膜PL强度为原始强度的50.1%,而对比的钙钛矿薄膜的PL强度降低至仅为初始强度的8%。CsTFA有效地提高了PeLEDs的光谱稳定性,实现了10 V高压下仍保持稳定的发光光谱,使器件寿命延长了约2.02倍。与对比PeLEDs相比,CsTFA-PeLEDs的发光亮度提高了31倍,高达3 594.28 cd·m-2,EQE提高了8倍,达到了0.96%。研究结果表明,CsTFA对抑制电场作用下卤素离子迁移,保持PeLEDs的EL光谱稳定性具有显著效果,为制备稳定的蓝光PeLEDs提供了一种新方法。

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