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自陷激子的全无机铜基钙钛矿发光二极管

2020-05-21

近照明在人类社会无处不在,其消耗的电量占全人类用电总量的五分之一。最近,铅基卤素钙钛发光二极管(LED)因其优异的发光性能引起了人们的广泛关注,其最高外量子效率目前已经超过了20%,可以和商业化的LED性能媲美。但是,铅基卤素钙钛矿中含有有毒的铅元素,会破坏人类的神经系统和当地的生态系统。此外,铅基卤素钙钛矿稳定性差,对水,氧,热等外界因素敏感,也是其致命的缺点。因此,开发无毒,稳定性高的钙钛矿或钙钛矿变体是走向实际应用的关键一步。

华中科技大学唐江教授课题组郭庆勋博士等采用环境友好,高稳定性的CsCu2I3作为发光层,使用真空沉积法制备了CsCu2I3发光二极管,实现了10 cd/m2的发光亮度和0.02%的外部量子效率(EQE)。CsCu2I3的“软”晶格特性使其具有很强的光声耦合作用,其受激发后产生的电子-空穴对很容易引起晶格畸变从而被晶格捕获,形成自限域态激子(STE)。

图1:(a) 电流密度-电压(J-V)和亮度-电压(L-V)曲线;(b) CsCu2I3LED的EQE曲线;(c) CsCu2I3LED的CIE颜色坐标。

据我们所知,这是第一次通过真空沉积技术成功实现了基于STE材料CsCu2I3的电致发光。相比于目前常用来制备钙钛矿层的溶液加工法,真空沉积技术有着制备环境可控,重复性高和大面积制备的优点,更有希望实现钙钛矿商业化应用的批量生产。这篇工作创新性的通过真空沉积法制备了CsCu2I3发光层实现了STE材料的电致发光,为钙钛矿材料的制备提供另外一种新颖可靠的工艺路线,其制备的黄光LED也有希望为产业界的黄光照明和显示应用给出新方向。

Light-emitting diodes based on all-inorganic copper halide perovskite with self-trapped excitons

Nian Liu, Xue Zhao, Mengling Xia, Guangda Niu, Qingxun Guo, Liang Gao, Jiang Tang

J. Semicond. 2020, 41(5): 052204

doi: 10.1088/1674-4926/41/5/052204

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(来源:半导体学报2020年第5期—钙钛矿半导体光电材料与器件专刊



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