实验室马东阁教授团队：基于结晶调控的高效绿光钙钛矿LED

由于带隙均匀性和强电荷限制效应，尺寸大于玻尔激子直径的钙钛矿纳米晶粒在实现高性能发光二极管（LED）方面具有显著优势。然而，通过简单的一步旋涂法制备的钙钛矿纳米晶粒薄膜由于结晶过程难以控制，导致薄膜结晶质量差、晶粒尺寸分布不均匀、容易产生大量缺陷导致严重的非辐射复合，进而大大降低了LED的性能。因此，调控结晶过程和抑制晶体缺陷对于实现高性能钙钛矿纳米晶粒LED至关重要。

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课题组利用一种协同双添加剂策略来调控CsPbBr3基纳米晶粒薄膜的结晶生长并有效钝化晶粒缺陷，最终钙钛矿LED实现了20.95%的最大外部量子效率（EQE）和接近20%的平均EQE，器件工作寿命也提高了近7倍，有望拓展钙钛矿光电领域的应用。

本研究提出一种创新性协同双添加剂策略用于调控CsPbBr3基纳米晶粒薄膜的结晶动力学过程。我们首先引入了具有多重配位功能的5-氨基戊酸（5AVA）作为结晶调控剂，通过分子间相互作用有效减缓CsPbBr3的结晶速率；随后进一步添加三苯基氧化膦（TPPO）作为缺陷钝化剂，与5AVA协同实现晶粒表面缺陷的全面钝化。得益于这种协同作用策略，我们成功制备了晶粒尺寸均一的高质量CsPbBr3基钙钛矿薄膜，双添加剂的引入不仅显著提高了辐射复合速率，同时还大大抑制了缺陷诱导的非辐射复合，从而显著改善薄膜的光电性能。最终，基于5AVA和TPPO共改性的高质量纳米晶粒薄膜制备的钙钛矿LED器件实现了20.95%的最大外部量子效率（EQE）和接近20%的平均EQE，表现出优异的可重复性，此外器件工作寿命T50（达到初始亮度50%的工作寿命）也提高近7倍。这项研究为钙钛矿纳米晶粒的结晶调控和缺陷钝化以及器件性能的进一步提高提供了新的见解。

相关研究成果以“Synergetic Dual-Additive Strategy forRegulating Crystallization and Defect Passivation of Perovskite Nanograin TowardEfficient Light-Emitting Diodes”为题发表在Advanced Optical Materials上，其中通讯作者为陈江山研究员和马东阁教授，第一作者为梁钺博士生。该研究工作得到了国家重点研发计划项目（2022YFE0206000）、国家自然科学基金项目（U2001219、51973064）、广东省基础与应用基础研究基金项目（2023B1515040003、2024A1515010262）、广东省自然科学基金（2023B121206003）、澳门特别行政区科学技术发展基金（FDCT）（0010/2022/AMJ）、武汉光电国家实验室开放项目（2021WNLOKF014）、华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室（Skllmd-2023-05）等科研项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adom.202402290