实验室马东阁教授团队：基于配体工程的高效抗热型绿光钙钛矿纳米晶 LED

发光器件在工作过程中不可避免会产生焦耳热，而热致荧光猝灭效应会导致其发光性能随温度升高显著降低。这是发光材料与器件在实际应用中亟需解决的关键问题之一。金属卤化物钙钛矿作为一种新兴的半导体材料，虽然在发光效率上取得了长足进步，但抑制其热致荧光猝灭效应仍然面临巨大挑战。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室马东阁教授团队采用室温合成方法结合芳香胺配体调控策略，开发出具有高质量和优异光电性能的纯绿光FAPbBr3纳米晶，能够满足Rec.2020标准。提出的配体调控策略成功抑制了FAPbBr3纳米晶的热致荧光猝灭效应，使其在380 K时仍能保持室温荧光强度的90%。基于开发的FAPbBr3纳米晶制备出抗热型LED器件，室温时其外量子效率在亮度1580 cd/m²时达到了21.9%，343 K时效率损失低于室温初始值的10%。

本研究通过配体工程策略，在室温条件下制备出了具有低热致荧光猝灭特性的FAPbBr3纳米晶。通过引入β-苯乙胺（PEA）或3-氟苯乙胺（3-F-PEA）作为短链配体，加快了FAPbBr3纳米晶的结晶速率并控制其尺寸分布。采用这种配体调控方法，合成了具有均匀晶粒尺寸的高质量FAPbBr3纳米晶，有效抑制了钙钛矿纳米晶薄膜的热致荧光猝灭效应。当温度从室温升高至 380K 时，3-F-PEA 改性的FAPbBr3纳米晶薄膜的 PL 强度仍然能够保持初始强度的 90%。基于这种室温合成的FAPbBr3纳米晶，成功制备出可以满足 Rec.2020 标准的超纯绿色发光二极管（LED），其室温下的外量子效率（EQE）在亮度 1580 cd/m²时达到了 21.9%，温度升高到 343K 时其 EQE 的损失小于初始值的 10%。这项研究为开发抗热型钙钛矿发光材料与器件奠定了良好基础。

相关研究成果以“LigandEngineering Achieves Suppression of Temperature Quenching in Pure GreenPerovskite Nanocrystals for Efficient and Thermostable Electroluminescence”为题发表在《Nano-Micro Letters》上，其中通讯作者为华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的陈江山研究员和马东阁教授，第一作者为陈凯旺博士生。该研究工作得到了国家重点研发计划（2022YFE0206000）、国家自然科学基金（U2001219、51973064）、广东省基础与应用基础研究基金（2023B1515040003、2024A1515010262）、广东省自然科学基金（2023B1212060003）、武汉光电国家实验室开放项目（2021WNLOKF014）以及华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室（Skllmd-2023-05）科研项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-024-01564-5