蘇州大學：改進界面接觸，實現17%高效鈣鈦礦發光二極體

電荷注入不平衡是制約鈣鈦礦型發光二極體（PeLEDs）效率的主要問題之一。通過對多空穴傳輸層的器件結構進行了設計，成功地實現了高效的PeLEDs器件。然而，在一個典型的溶液法製備的PeLEDs中，多層HTL很容易被下一層的油墨重新溶解，這不僅嚴重惡化了HTLs的電性能，而且影響了頂層鈣鈦礦薄膜的質量。

來自蘇州大學的研究人員針對這一現象，通過在HTLs和鈣鈦礦層之間插入一層薄的原子層沉積氧化鋁（Al2O3）層，成功的改善了界面接觸，從而獲得具有增強特性和平衡電荷注入的鈣鈦礦薄膜。另外，由於適當的折射率（r），Al2O3層的存在也有利於PeLEDs的出光耦合。結果表明，所製備的綠色PeLEDs具有良好的重複性和17.0%的外量子效率，比不添加Al2O3的器件提高約60%。該工作為提高鈣鈦礦型光電器件中電荷傳輸層與鈣鈦礦之間的界面接觸提供了一條很有前途的途徑。相關論文以題目為「High Efficiency Perovskite Light-Emitting Diodes with Improved Interfacial Contact」發表在ACS Applied Materials & Interfaces 期刊上。

論文連結：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c07514

金屬滷化物鈣鈦礦由於其獨特的光電特性，是一種很有前途的發光二極體材料。在過去的幾年裡在器件方面取得了重大進展。在典型的PeLEDs中，器件通常由電極、電子傳輸層（ETL）、發射層（EML）和空穴傳輸層（HTL）組成。良好的能量水平校準是提高電荷注入效率的關鍵。切相關，因此迫切需要開發有效的方法來增強電荷傳輸層與EML之間的界面接觸。在這種情況下，需要在鈣鈦礦薄膜和電荷傳輸層之間形成一個更可控、質量更高的界面層。在這裡，作者開發了一種通過在中間插入原子層沉積處理過的氧化鋁層來提高界面質量的方法。得到了很大改善的界面接觸，同時也增強了鈣鈦礦前驅體在其上的潤溼性，從而促進了高質量鈣鈦礦薄膜的形成。

圖1.（a）底層再溶解示意圖。（b）ITO / TFB / PVK的AFM高度和線掃描。 AFM圖像的掃描區域為5μm×5μm。（c）ITO / TFB / PVK / Al2O3的AFM高度和線掃描（n = 50）。 AFM圖像的掃描區域為5μm×5μm。

圖2.（a）用不同循環Al2O3層覆蓋的TFB / PVK的水接觸角。（b）TFB / PVK / Al2O3（n = 0、30、50和70）上鈣鈦礦薄膜的SEM圖像和（c）AFM圖像。SEM圖像的比例尺為200 nm。AFM圖像的掃描區域為10μm×10μm。

圖3.（a）沉積在TFB / PVK / Al2O3上的鈣鈦礦薄膜的PL強度（n = 0、30、50和70）。（b）沉積在TFB / PVK / Al2O3上的鈣鈦礦膜的PL強度與時間的關係（n = 0、30、50和70）。（c）具有不同循環Al2O3層的器件在514 nm波長處的模擬光通量。

圖4.（a）具有ITO / TFB / PVK / Al2O3/鈣鈦礦/ TPBi /LiF / Al結構（n = 50）的器件的截面SEM圖像。（b）PeLED器件結構的能量圖。（c）具有n = 0、30、50和70的器件的J-V-L曲線。（d）具有或不具有Al2O3（n = 50）層的器件的EQE-J曲線。（e）n = 0、30、50和70的器件的EQE分布。（f）不使用（W / O）或使用Al2O3（n = 50）的器件的工作時間，其亮度衰減。

（文：愛新覺羅星）

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