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研究背景

钙钛矿发光二极管（PeLEDs）是新一代显示技术的亮点，因其具有优异的色彩纯度、广泛可调的发射波长以及与溶液处理兼容的优点，使其在低成本、大面积显示和照明应用中成为研究热点。

然而，蓝色PeLEDs的性能远远落后于近红外、红色和绿色PeLEDs，特别是在显示应用所需的标准蓝色范围内，外量子效率（EQE）低于其他颜色的PeLEDs。此问题主要由于蓝色PeLEDs中氯（Cl）掺入导致的深能级缺陷，这些缺陷影响了载流子的复合效率并导致显著的EQE下降。

成果简介

有鉴于此，浙江大学叶志镇院士、戴兴良团队在Sci. Adv.期刊上发表了题为“Highly efficient blue light-emitting diodes based on mixed-halide perovskites with reduced chlorine defects”的最新论文。他们提出通过调控Cl含量来提高蓝色PeLEDs的性能。一项重要的研究采用了铷（Rb）补偿策略，在钙钛矿晶格的A位引入Rb以微调Cl含量，抑制了非辐射缺陷的形成，从而显著提升了光致发光量子效率（PL QY）。

这项策略实现了蓝色PeLEDs在460至480 nm发射峰范围内的创纪录高效率，特别是在470 nm及以上的发光峰值范围内，EQE超过了20%。这项工作突出了氯缺陷控制作为提升蓝色PeLEDs效率的关键设计原则，为未来高效蓝色PeLEDs的发展奠定了基础。

研究亮点

（1）实验首次展示了通过减少氯（Cl）含量来优化蓝色钙钛矿发光二极管（PeLEDs）的性能。作者采用了CsPb(Brx/Cl_1−x)₃纳米晶体，系统研究了氯含量对蓝色PeLEDs的外量子效率（EQE）和光致发光量子效率（PL QY）的影响。

（2）通过引入铷（Rb）补偿钙钛矿晶格的A位，减少了氯含量，抑制了非辐射缺陷的形成，从而显著提高了PL QY并保持了所需的发射波长。这一策略使得蓝色PeLEDs在460至480 nm的发射峰范围内实现了创纪录的高效率，特别是470 nm及以上波长的发光电流（EL）峰值EQE超过20%。

（3）实验通过详细的光电性能分析，揭示了Cl含量对蓝色PeLEDs性能的显著影响。作者构建了一系列CsPb(Brx/Cl_1−x)₃纳米晶体，并发现纳米晶体的PL QY对Cl含量的变化极为敏感，这与深层陷阱态的形成密切相关。

（4）通过对不同Cl含量的纳米晶体进行比较，验证了Cl缺陷在激子辐射复合中的关键作用。结果显示，氯含量的微调能够有效改善PL QY，并且优化的蓝色PeLEDs在各种波长下的效率均显著提高。这些发现不仅对蓝色PeLEDs的设计和性能优化具有重要意义，还为未来高效蓝色光电器件的开发提供了新的思路。

图文解读

图1：不同氯含量下蓝色PeLED的性能。

图2：混合Br/Cl钙钛矿纳米晶体的光谱表征。

图3：通过掺铷减少氯含量。

图4：记录高效的蓝色PeLED。

结论展望

总结而言，这项工作揭示了氯（Cl）掺入对蓝色钙钛矿发光二极管（PeLEDs）性能的显著影响。首先，实验系统地探讨了Cl含量对CsPb(Brx/Cl1−x)3纳米晶体光致发光量子效率（PL QY）的影响，揭示了Cl相关深层陷阱态对发光效率的负面作用。这表明，控制Cl含量是优化蓝色PeLEDs性能的关键，尤其在显示应用中，氯含量的微小变化都可能导致显著的外量子效率（EQE）下降。其次，通过在A位引入铷（Rb）进行Cl补偿，成功抑制了非辐射缺陷的形成，改善了PL QY，同时保持了发射波长的稳定性。这一策略不仅提高了蓝色PeLEDs的效率，尤其是在460至480 nm的波长范围内，实现了创纪录的高效发光，还为未来优化钙钛矿发光材料提供了新的方向。

此外，研究还强调了纳米晶体在提高蓝色PeLEDs性能中的潜力。利用超薄单层纳米晶体，可以克服传统钙钛矿材料的光谱不稳定性，从而扩展了底层孔传输层的选择范围，优化了电荷注入。预合成纳米晶体的方法有效解耦了晶体化与薄膜沉积过程，为钙钛矿发光材料的光电特性提供了更深入的控制。这些发现不仅推动了蓝色PeLEDs的发展，也为其他光电器件的性能优化提供了宝贵的参考。总之，本文的工作不仅展示了氯掺入对钙钛矿材料的影响，还提出了铷补偿作为提高发光效率的有效策略，为未来的研究和应用奠定了基础。

文献信息

Yun Gao et al. ,Highly efficient blue light-emitting diodes based on mixed-halide perovskites with reduced chlorine defects.Sci. Adv.10,eado5645(2024).DOI:10.1126/sciadv.ado5645

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