準(zhǔn)二維鈣鈦礦發(fā)光二極管（PeLEDs）在實(shí)際工作過程中，發(fā)射熱猝滅現(xiàn)象普遍存在，導(dǎo)致發(fā)光效率嚴(yán)重下降。然而，這一問題往往被忽視，研究也很少，熱淬滅的根本原因至今尚未完全揭示。

在這里，來自中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所和中國科技大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種鈍化策略以研究和抑制熱猝滅。該試劑可以有效鈍化膜表面和本體的配位不飽和Pb2+缺陷，而不影響鈣鈦礦結(jié)晶，這有助于更真實(shí)地證明缺陷在熱淬滅中的重要作用。結(jié)果揭示了缺陷促進(jìn)的激子-聲子耦合是加強(qiáng)猝滅的根本原因。最終，具有缺陷鈍化的PeLEDs實(shí)現(xiàn)了超過22%的外部量子效率（EQE），在室溫下的運(yùn)行壽命增加了一倍，并且在85°C下可以維持約85%的初始EQE，遠(yuǎn)高于控制器件的17%。這些發(fā)現(xiàn)為制作照明和顯示器的實(shí)用PeLEDs提供了重要依據(jù)。相關(guān)論文以題目為“Suppressing thermal quenching via defect passivation for efficient quasi-2D perovskite light-emitting diodes”發(fā)表在Light: Science & Applications 期刊上。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41377-022-00761-4

鹵化鉛鈣鈦礦由于其制備簡單、缺陷容限高和優(yōu)異的光電性能，在光子和光電子應(yīng)用方面取得了迅速的進(jìn)展。降維的準(zhǔn)二維（準(zhǔn)2D）鈣鈦礦可以構(gòu)造多個(gè)量子阱，從而提高激子結(jié)合能，使光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQYs）接近100%。準(zhǔn)二維鈣鈦礦的發(fā)射行為由其獨(dú)特的復(fù)合動(dòng)力學(xué)決定。

本文討論了準(zhǔn)二維鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中單重態(tài)和三重態(tài)激子的管理，這對(duì)設(shè)計(jì)高效PeLEDs和激光增益介質(zhì)至關(guān)重要。得益于與典型光學(xué)微腔的良好匹配，光反饋可以提供給鈣鈦礦類2D發(fā)射器，作者的團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的室溫（RT）連續(xù)光誘導(dǎo)鈣鈦礦激光器。同時(shí)，基于準(zhǔn)2D鈣鈦礦的大量工作已經(jīng)開展，以改善PeLEDs的性能，獲得了高效的綠色和紅色器件，外部量子效率（EQE）超過20%，藍(lán)色PeLEDs超過10%。高效的準(zhǔn)二維鈣鈦礦發(fā)光體可以通過簡單的一步溶液處理制備，具有可調(diào)的機(jī)械特性，并且在低成本、靈活的照明和顯示方面顯示出巨大的潛力。

然而，作為發(fā)射體的準(zhǔn)二維鈣鈦礦通常存在一個(gè)容易被忽略的熱猝滅問題。實(shí)際上，在設(shè)備運(yùn)行過程中，發(fā)熱是一個(gè)不可避免的因素。據(jù)報(bào)道，有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦的導(dǎo)熱系數(shù)非常低，這與一些典型的有機(jī)半導(dǎo)體類似。在實(shí)際應(yīng)用中，由于電場中的焦耳熱，電致發(fā)光器件的結(jié)溫可以達(dá)到85°C甚至更高。因此，有必要改善器件有源區(qū)的散熱，抑制鈣鈦礦發(fā)射體本身的熱猝滅。

圖1發(fā)射熱淬滅。

圖2準(zhǔn)2D鈣鈦礦薄膜中缺陷鈍化的方法和機(jī)制。

圖3.鈍化對(duì)準(zhǔn)2D鈣鈦礦熱猝滅特性的影響。