中科大研发高效率、大面积的钙钛矿LED

记者从中国科学技术大学获悉，该校物理学院肖正国教授研究组在大面积制备钙钛矿LED领域取得重要进展。该研究团队使用基于气刀辅助的刮涂法制备出了大面积、高效率的钙钛矿LED，向钙钛矿LED照明的商业应用迈进了重要一步。相关成果日前发表在《自然通讯》杂志上。

金属卤化物钙钛矿LED因为具有色域广、带隙易于调节、发光半峰宽窄、易于制备等优势，已经成为新一代的LED器件。2014年，首次报道了室温下发光的钙钛矿LED，其外量子效率（EQE）低于1%，短短几年内钙钛矿LED的EQE就已经超过了20%，接近于商用有机LED（OLED）的水平，在照明和显示领域展示出了广阔的应用前景。但是目前高效率的钙钛矿LED都是基于旋涂法制备而成的，器件面积都很小，只有平方毫米量级，无法满足大面积商业照明的需求。刮涂法是一种基于溶液法就能制备出大面积薄膜的方法，但是刮涂法制备钙钛矿薄膜的结晶过程不易控制，制备出来的钙钛矿LED的EQE最高仅为1.1%，其器件面积也仅为9 平方毫米。

针对以上问题，肖正国课题组以有机无机杂化钙钛矿CH3NH3PbI3为研究对象，通过降低钙钛矿前驱液的浓度，引入4-氟苯甲胺，并结合气刀辅助的方法，使薄膜结晶过程中形成更多的成核位点，从而制备出了均匀致密的钙钛矿多晶薄膜，薄膜的表面粗糙度仅为0.8纳米。采用刮涂法制备的大面积钙钛矿薄膜，在厚度、表面粗糙度、荧光产率以及荧光寿命等方面都展现出极好的均匀性。采用刮涂法制备的钙钛矿LED器件的EQE最高达16.1%（0.04平方厘米）以及12.7%（1平方厘米）。28平方厘米超大面积的钙钛矿LED工作时发出了非常均匀的红光。同时，课题组也采用刮涂法制备出了基于PEN/ITO衬底的柔性钙钛矿LED，为制备大面积柔性光电子器件奠定了基础。

这一研究成果充分显示了刮涂法制备大面积、高效率的钙钛矿LED的可行性以及将其应用于商业LED照明的巨大前景。
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