非铅金属卤化物类钙钛矿发光材料研究进展

铅基卤化物钙钛矿发光材料因具有荧光量子产率高、发射光谱窄、发射波长可调等优异性能优势而备受关注。但金属铅的毒性和钙钛矿的稳定性是其未来在显示与照明领域实际应用中需要解决的问题。因此,探索与铅基卤化物钙钛矿光电性质相当、但更绿色环保的非铅金属卤化物类钙钛矿发光材料是势在必行的趋势。近年来,非铅金属卤化物类钙钛矿发光材料的研究取得了显著进展。本文总结了非铅金属卤化物类钙钛矿材料的晶体结构、制备方法和发光机理。归纳了影响非铅金属卤化物类钙钛矿光电性能的因素,并列举了在光致和电致发光器件领域的应用。最后,就如何进一步提升非铅金属卤化物钙钛矿发光材料的性能做了总结和展望。

金属卤化物钙钛矿纳米晶高效发光二极管的制备与器件性能优化

金属卤化物钙钛矿作为一类新型的离子型直接带隙半导体材料在电致发光二极管(LED)中有着重要应用前景.但实现其应用的前提在于金属卤化物钙钛矿材料需要保持高的发光效率和好的稳定性.为了提高金属卤化物钙钛矿作为LED发光层的激子结合效率,从而提升其发光效率,设计和合成金属卤化物钙钛矿纳米晶材料是一个有效途径.目前,基于纳米晶材料设计的金属卤化物钙钛矿LED在绿光和红光(包括近红外光)范围已经展现了高的发光亮度和外量子效率(EQE),其中最高EQE已经超过了20%,但其稳定性仍无法满足器件应用的要求.此外,更值得关注且更重要的是,蓝光钙钛矿LED的发光亮度和EQE目前仍然不高.如何制备高效、稳定的金属卤化物钙钛矿纳米晶LED,特别是蓝光LED,是一个具有重大应用前景且具有挑战性的课题.本文重点介绍了金属卤化物钙钛矿纳米发光层的结构设计和合成方法及金属卤化物钙钛矿LED的研究进展,分析了金属卤化物钙钛矿LED不稳定的原因,并对金属卤化物钙钛矿LED研究面临的挑战和未来发展方向进行了总结与展望.

有机添加剂在金属卤化钙钛矿发光二极管中的应用

近年来,金属卤化钙钛矿凭借其优异的光电特性以及可低成本溶液加工的优势得到了学界的广泛关注,成为了光电子领域的研究热点,其中,钙钛矿发光二极管是该领域的一大重要研究方向.由于钙钛矿材料具有荧光量子效率高、带隙连续可调、发光半峰宽窄等优点,钙钛矿发光二极管在短短5年时间内,实现了外量子效率从不足1%到超过20%的重大突破,成为了发展速度最快的发光技术.在这5年的发展历程中,学界主要集中于解决如何实现钙钛矿成膜和结晶过程的控制、如何提高钙钛矿薄膜的荧光量子效率,以及如何改善钙钛矿发光二极管的稳定性等问题.而在众多解决方案中,有机添加剂的使用被认为是一种简单且有效的策略.本文通过文献综述,回顾了有机添加剂在钙钛矿发光二极管领域的整体发展和应用情况,并着重讨论了小分子与聚合物添加剂在钙钛矿中的具体作用,最后分析了当前钙钛矿发光二极管面临的问题,并对其未来发展进行了展望.

Mn^(2+)掺杂准二维钙钛矿(PEA)_(2)Pb_(y)Mn_(1-y)Br_(4)的制备及其电致发光性能

制备了具有高荧光量子产率(photoluminescence quantum yield,PLQY)的Mn^(2+)掺杂准二维钙钛矿(PEA)_(2)Pb_(y)Mn_(1-y)Br_(4)(PEA为苯乙胺,y为Pb^(2+)占Mn^(2+)和Pb^(2+)总含量的物质的量分数)薄膜。宽带隙的(PEA)_(2)PbBr_(4)作为给体,掺杂杂质Mn^(2+)作为受体,构筑了双发射的激发态传递系统。通过调控Mn^(2+)掺杂的不同比例对(PEA)_(2)Pb_(y)Mn_(1-y)Br_(4)的发光性能和薄膜形貌的影响,发现当前驱体溶液中Mn^(2+)与Pb^(2+)的物质的量之比为1∶4时,薄膜有着最高的PLQY和最低的表面粗糙度。利用飞秒瞬态吸收(transient absorption,TA)光谱,追踪其动力学过程,发现主客体之间的激发态传递是通过电荷转移来实现的。为了研究材料的电致发光特性,我们将(PEA)_(2)Pb_(y)Mn_(1-y)Br_(4)作为活性层,加工得到了发光二极管(light emitting diodes,LEDs)。在室温下,器件发出明亮的橙色,其最高的发光强度为0.21 cd·m^(-2),外量子效率(external quantum efficiency,EQE)为0.0025%。

溶液法制备的金属掺杂氧化镍空穴注入层在钙钛矿发光二极管上的应用

甲脒基钙钛矿(FAPbX3)纳米晶(NCs)具有成本低、色纯度高、吸收范围广、带隙可调等特点,在照明显示与光伏领域中表现出良好的应用前景.然而传统钙钛矿发光二极管(LEDs)的空穴注入层材料--PEDOT:PSS,由于其固有的吸湿性和酸性,严重影响着器件的稳定性,而器件的稳定性始终是阻碍钙钛矿发光器件成为实际应用的关键因素之一.本文首次使用溶液法制备的氧化镍(NiO)薄膜作为溴基甲脒钙钛矿(FAPbBr3)NCs LEDs的空穴注入层,降低空穴注人层对钙钛矿发光层的影响,获得了高效且稳定的钙钛矿发光器件,器件寿命是基于PEDOT:PSS的器件的2.3倍.通过适当浓度的金属掺杂(Cs:NiO/Li:NiO),可以有效改善器件的电荷平衡,从而进一步提高FAPbBr3 NCs LEDs的性能.基于掺杂2 mol%Cs的NiO的器件表现出最优异的光电性质,其最大亮度,最大电流效率,峰值EQE分别为2970 cd·m-2,43.0 cd·A-1和11.0%;相比于传统的PEDOT:PSS基的器件,效率提高了近2倍.

蓝色钙钛矿发光二极管(PeLEDs)的制备与研究

金属卤化物钙钛矿因其优异的性能,被广泛应用于各种光电器件,尤其在照明显示技术方面更为突出。其中,红光、绿光和近红外的钙钛矿发光二极管(PeLEDs)的外量子效率(EQE),已经突破20%,但蓝色PeLEDs的发展较为缓慢。本文主要介绍了蓝色PeLEDs的结构和物理性能,以及钙钛矿薄膜的制备方法。

蓝光钙钛矿发光二极管:机遇与挑战

金属卤化钙钛矿由于具有优异的光电性能(如:高电子/空穴迁移率,高荧光量子产率,高色纯度,以及光色可调性等),成为应用于发光二极管(LED)的理想材料。近年来,钙钛矿LED的发展十分迅速,红光和绿光钙钛矿LED的外量子效率(EQE)均已超过20%。然而,蓝光(尤其是深蓝光)钙钛矿LED的EQE以及稳定性依然相对落后,这严重制约了钙钛矿LED在高性能、广色域显示领域和高显色指数白光照明领域的应用。因此,总结现阶段蓝光钙钛矿LED的发展,并剖析其机遇与挑战,对未来蓝光甚至整个钙钛矿LED领域的发展至关重要。本文将蓝光钙钛矿LED根据光色细分为天蓝光、纯蓝光、深蓝光三大部分进行总结,回顾了三种LED器件的发展历程,并详细阐述了现阶段实现他们的主要手段以及相关的基础原理,最后分析了它们各自的问题并提出了相应的解决思路。

采用硫氰酸铵添加剂的高效天蓝色钙钛矿发光二极管

金属卤化物钙钛矿发光器件具有可溶液加工、高发光效率和良好色纯度等诸多优良特性,受到了广泛的关注,但蓝色钙钛矿发光器件发光效率和光谱稳定性等方面的问题限制了钙钛矿材料在照明和显示领域的进一步发展.本工作研究硫氰酸铵添加剂对准二维混合卤化物钙钛矿薄膜形貌、结晶度、光物理和电致发光特性的影响.结果表明硫氰酸铵能有效钝化准二维混合卤化物钙钛矿薄膜的缺陷,提高结晶度,调节相分布,从而改善其电荷传输特性和发光效率.硫氰酸铵浓度为20%的准二维钙钛矿发光二极管的发光峰值波长位于486 nm处,器件的最大外量子效率为5.83%,最大亮度为1258 cd/m^(2),分别比未添加硫氰酸铵的器件提升了6.7倍和3.6倍,同时器件发光光谱稳定性和驱动稳定性也得到了明显的提升.本研究为提高蓝色准二维混合卤化物钙钛矿发光二极管的特性提供了一种简单有效的方法.

基于有机发光材料的高性能PeLEDs的研究进展(特邀)

近年来,金属卤化物钙钛矿发光材料由于具有优异的光电性能,被广泛地应用于金属卤化物钙钛矿发光二极管(Perovskite light-emitting diodes,PeLEDs),被视作下一代显示和照明领域的发光光源。激子利用率是影响PeLEDs效率的关键因素之一,研究者采用各种各样的方法将激子限制在钙钛矿发光层中,对激子能量回收利用以提高激子的利用率。文中将概述通过添加剂辅助法、器件界面工程和结构优化法,将传统荧光材料、磷光材料、热激活延迟荧光材料引入器件,改善绿光和蓝光PeLEDs的光电性能方面所做的尝试。并简要地介绍激子限制作用的原理,以及不同类型的发光材料引入PeLEDs中激子的能量转移机理和器件光电性能提升的物理机理。

基于金属卤化物钙钛矿材料的高效发光二极管

金属卤化物钙钛矿半导体既在光伏器件研究中获得巨大进展,又在发光应用中体现出明显优势。金属卤化物钙钛矿半导体的荧光转化效率高、发光峰形窄、发射光谱可调控并可覆盖整个可见光范围,从而使得该类材料所制备的发光二极管有望满足下一代显示技术应用的性能要求。文章在简要叙述发光二极管基本原理的基础上,分别介绍了钙钛矿材料的结构和荧光特性、钙钛矿发光二极管的电致发光特性,以及钙钛矿发光二极管进入实际应用所必须解决的器件寿命、离子迁移和光谱不稳定性等主要技术问题,最后讨论了钙钛矿发光技术所面临的机遇和挑战。

聚合物:有机金属卤化物钙钛矿复合发光器件

以聚氧化乙烯为聚合物添加剂,采用不同比例的甲基溴化铵和溴化铅(Ⅱ)制备了复合材料薄膜,研究了不同比例对薄膜形貌、结晶性、光物理以及电致发光特性的影响,并探讨了复合材料中聚合物添加剂种类和含量对其特性的影响。结果表明,多层结构器件的最大发光效率(6.4cd·A^(-1))比单层结构器件的最大发光效率得到了显著提高。

柔性钙钛矿发光二极管:进展,挑战与展望

金属卤化物钙钛矿具有优异的光电性能和良好的延展性,是一种很有前途的适合于柔性光电子器件的材料,并且可以集成到便携式和可穿戴式的显示设备中,在下一代显示和照明方面展现出巨大的潜力.目前,柔性钙钛矿发光二极管领域已经取得了令人鼓舞的进展,最大外量子效率已经超过28%.在此,我们总结了近年来在柔性钙钛矿发光二极管领域取得的主要突破,旨在提供一个全面的回顾,以促进柔性钙钛矿发光二极管的进一步发展.此外,我们还讨论了阻碍柔性钙钛矿发光二极管器件性能和商业化的主要挑战.最后,我们对柔性钙钛矿发光二极管的未来机遇和应用前景进行了展望和总结.

钙钛矿发光二极管:下一代发光与显示技术

近年来兴起的新型金属卤化物钙钛矿材料兼具无机和有机发光材料的诸多优点,如可利用溶液法大面积制备、带隙易调控、载流子迁移率高、荧光量子效率高等,有望突破传统半导体光电材料的技术瓶颈。钙钛矿发光二极管被认为是最有潜力实现低成本、高亮度、大面积、可柔性化的下一代发光与显示技术。本文主要介绍了王建浦团队在钙钛矿发光领域取得的研究成果,总结了提升钙钛矿发光二极管性能的主要策略,并对钙钛矿发光二极管的未来发展方向进行了展望。

钙钛矿发光二极管外量子效率提升策略

金属卤化物钙钛矿(metal halide perovskite,MHP)因其优异的光电性能以及可溶液加工,有潜力成为下一代显示和照明设备的核心发光材料.早在20世纪90年代,就有研究人员试图将层状MHP作为发光材料,制备钙钛矿发光二极管(perovskite light-emitting diode,PeLED).但受制于不成熟的成膜方法和器件结构,器件最终只在110 K的低温下实现了正常点亮.2014年,Snaith等人首次实现了室温下正常点亮的PeLED器件.自此,越来越多的研究者关注并投入到PeLED器件的研究中.经过近5年的发展,器件外量子效率(external quantum efficiency,EQE)已得到显著提升,近红外光器件从最初的0.8%提升到20.7%,绿光器件从最初的0.1%提升到20.3%,而天蓝光器件和蓝光器件目前最高的EQE分别是12.1%和9.5%.本文从原理出发分析了限制器件外量子效率的因素.钙钛矿发光层的发光量子产率是决定器件EQE的关键因素,而电荷平衡因子和光耦合因子是进一步提升器件EQE的重要因素.由此,本文从提升钙钛矿发光层发光量子产率与调整器件结构提升电荷平衡因子和光耦合因子两方面,总结了目前文献中提升器件外量子效率的策略,指出了PeLED领域目前亟待解决的核心问题和未来发展的方向.

手性金属卤化物钙钛矿的设计合成及其圆偏振发光研究进展

近年来,有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿因其出色的光电性能成为最具吸引力的半导体材料之一,通过将“手性”分子引入到金属卤化物钙钛矿晶体材料中就可以得到“手性金属卤化物钙钛矿”.手性金属卤化物钙钛矿结合了钙钛矿的优良光电性质和手性特征,故产生了圆二色性(CD)、圆偏振发光(CPL)、非线性光学(NLO)、自旋电子学、铁电性和手性诱导自旋选择性(CISS)效应等独特光电功能的可能性,在光电子学、光学材料、光伏材料和自旋电子学等领域具有广阔的应用前景.本文综述了近年来手性金属卤化物钙钛矿的研究发展情况,如制备方法、晶体结构、手性产生机理、圆偏振发光和圆偏振光检测等;此外,总结了该类材料发展过程中所面临的挑战并展望了其发展前景.这对了解手性金属卤化物钙钛矿的光电性质和构建策略具有重要的理论意义,并为开发设计新型的手性金属卤化物钙钛矿提供了思路.

节能高效照明提供优良环境

本文回顾了近年来照明光源与技术的研究、开发的主要成果 ,提出了近期的主要研究热点和需要解决的问题。其中照明光源主要讨论了半导体发光二极管、金属卤化物灯、荧光灯等。照明技术讨论了视觉研究、照明质量评价、照明的光生物效应、天然采光技术和节能照明器材等。

电光源的种类及特点

分别讨论了热辐射型电光源、气体放电型电光源和高亮度白色发光二极管灯的性能和特点,从节能和长寿的角度分析,推广使用高亮度白色发光二极管灯,是二十一世纪电光源发展的必然趋势。

彩色发光二极管打开应用新局面

白光无机发光二极管的广泛应用很可能是源于政府和工业界对其所持的态度过于乐观。一些业内人士竟然预测到发光二极管(LED)将会在10年内成为“破坏性技术”，完全取代如今的白光灯技术，例如白炽灯、荧光灯和金属卤化物。

车灯市场需求升温

随着我国经济的发展，汽车和摩托车产业在近几年飞速的发展，其配套产品汽车灯和摩托车灯的需求量也同步上升。2001年国内生产的汽车200万辆。据有关人士预测，今年我国汽车年产量有望达到390万辆，至今，摩托车拥有量也已突破2000万辆，如此巨大的车灯市场仅有生产企业35家。而这些厂家比较分散，企业间相互压价，以低档产品冲击市场，造成汽车、摩托车灯市场混乱。现今，许多国外汽车、摩托车生产企业本土化，但是相应配套灯泡产品质量却没有跟上，难以达到许多外企的要求。

LED照明与UL安规

LED照明引发了照明技术革命。有关数据显示,2008年全球LED的应用市场会从2004年的125亿美元提高到500亿美元。UL为LED照明产品进入北美市场提供了安全通道。UL从有无触电危险、有无火灾危险、有无机械伤害3个方面,评估产品的安全性。ULSubject8750评估范围包括LED阵列或模块、LED电源以及LED控制模块。