在空气环境中制备大面积蓝光钙钛矿发光二极管(PeLEDs)将显著促进钙钛矿基光电器件在显示应用中的商业化进程。其中纯溴准二维钙钛矿由于较好的颜色稳定性和防潮能力,在空气制备蓝光钙钛矿发光二极管的领域中显示出优势。然而,在环境湿度的影响下,钙钛矿离子晶体会经历一个动态的形成和降解过程,导致钙钛矿薄膜形态不均匀和大量缺陷,大面积蓝色器件的性能较差。 鉴于此,西北工业大学材料学院的王红月副教授&王洪强教授团队发展了一种全新的双向嵌入式锚定调控策略,首次实现了在环境空气中制备大面积(2 cm × 2cm)蓝光钙钛矿发光二极管。
通过在无机空穴传输层NiOx中种植两性离子聚合物聚合物刷PEIS,实现了HTL和钙钛矿活性层的协同调控,其中聚合物刷在HTL中的嵌入部分能够钝化NiOx纳米颗粒的表面缺陷,促进载流子注入;嵌入活性层的部分能够促进钙钛矿的均匀成核,并精确控制蓝色准二维钙钛矿不同n相的生长速度,提升钙钛矿薄膜均匀性和发光能力。 研究表明,在NiOx中引入PEIS分子后,有效的降低了NiOx HTL界面的粗糙度。同时,PEIS分子上丰富的两性离子基团增加了埋底界面与钙钛矿前驱体的亲和性,同时也为钙钛矿提供了丰富的成核位点。 结合刻蚀XPS和TOF-SIMS的结果,作者发现PEIS在钙钛矿膜中的浓度沿垂直方向由从上到下时逐渐降低的,这进一步证明了PEIS在钙钛矿膜中呈现出拉伸的分子构象而非压缩在HTL与钙钛矿层的界面处。 作者发现,NiOx-PEIS界面提升的钙钛矿前驱体亲和性和丰富的成核位点,有效的调节了不同n相的结晶动力学,提高了空气环境制备准二维蓝色钙钛矿薄膜的发光能力和均匀性。 最终,团队首次实现了在环境空气中制备大面积蓝光钙钛矿发光二极管,发射波长为483 nm。有效发射面积为1.00 cm2时,最大亮度为624 cd m-2,最大EQE为2.09 %;有效发射面积为4.00 cm2时,最大亮度为734 cd m-2,最大EQE为0.80 %。 该工作为控制空气环境中钙钛矿结晶动力学过程提供了一种新思路,为钙钛矿在显示领域的商业化应用铺平了道路。 论文信息 Bilateral Embedded Anchoring via Tailored Polymer Brush for Large-Area Air-Processed Blue Light-Emitting Diodes Jiandong Wu, Huixin Li, Yang Yang, Yiling Chen, Zhongyu Wang, Fan Dong, Xinhao Liu, Yangyang Guo, Tanxi Yao, Prof. Yadong Xu, Prof. Qian Ye, Prof. Hongyue Wang, Prof. Hongqiang Wang, Prof. Yu Fang 文章的第一作者是西北工业大学的博士研究生武剑栋和李慧鑫。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202411361