揭建胜课题组：高效钙钛矿深蓝色发光二极管及其在可见光无线通讯中的应用

wancan

近年来，金属卤化钙钛矿发光二极管由于其发光效率高、发光色度纯、颜色可调和成本低等优势，吸引了人们越来越多的研究兴趣。正因为如此，基于钙钛矿的近红外、红光、绿光和蓝光发光二极管都获得了快速发展，器件性能显著提升。然而，当前钙钛矿深蓝光器件的性能还较差，其最高外量子效率（EQE）还不到0.03%，较低的器件性能严重阻碍了钙钛矿发光二极管在荧光生物传感器、平板显示、光保真技术等诸多重要领域的应用，因此改善与提高钙钛矿深蓝光器件的性能成为该领域日益受到重视的课题。

对于传统的三维钙钛矿（MAPbX3）而言，一般可以通过提高卤素组分中氯的比例来实现深蓝色发射，但是受限于混合卤素离子的相分离作用，氯基钙钛矿蓝光器件通常不稳定且效率较低。近日，苏州大学揭建胜教授课题组采用具有二维层状结构的(PEA)2PbBr4钙钛矿纳米片作为发光层，利用其中的大分子有机物作为保护层，增强了材料对水氧的稳定性。同时通过调控(PEA)2PbBr4纳米片的厚度形成量子限域势垒，提高了激子束缚能，减少了非辐射复合发生的几率，最终使得钙钛矿深蓝色发光二极管的效率得到显著提高。该工作首先利用配体辅助再沉淀技术大量制备了2-3层厚度的(PEA)2PbBr4纳米片，接着利用电场辅助沉积的方法实现了基于(PEA)2PbBr4纳米片的高质量薄膜。电场沉积方法的引入避免了薄膜沉积过程对纳米片光学性质的破坏，从而保证所获得的纳米片薄膜仍然具有较高的荧光量子产率和大的激子束缚能。在此基础上，进一步构筑了基于(PEA)2PbBr4纳米片薄膜的发光二极管。器件的发射峰位于410 nm深蓝光区域，最大亮度可达147.6 cd/A，电流效率和EQE分别为0.19 cd/A和0.31%，这是目前为止钙钛矿深蓝色发光器件的最好结果之一。此外，该发光二极管呈现出优异的稳定性，相对湿度50%的环境下连续工作22小时器件效率只衰减了不到20%，而作为参照的氯基三维钙钛矿蓝光器件不到3小时性能就衰减了90%。最后，研究团队以此高效深蓝光器件为激发光源实现了白光发光二极管，并初步探索了其在可见光无线通讯中的应用前景。这一工作为设计和构筑高稳定性、高效钙钛矿深蓝色发光二极管提供了新思路。

该研究成果以“2D Ruddlesden-Popper Perovskite Nanoplate Based Deep-Blue Light-Emitting Diodes for Light Communication”为题，发表于Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.201903861)。

揭建胜，苏州大学教授，博士生导师。1999年与2004年分别获中国科学技术大学物理系凝聚态物理专业学士与博士学位。2005至2008年先后在香港大学与香港城市大学从事博士后研究工作。2006至2011年任合肥工业大学电子科学与应用物理学院教授。2008年入选教育部新世纪优秀人才，2014年获国家自然科学优秀青年基金。现任苏州大学功能纳米与软物质研究院特聘教授。