我国科学技术大学物理系、中科院强耦合量子资料物理要点试验室的肖正国教授研讨组在制备大面积天蓝光钙钛矿LED范畴中获得重要发展。该研讨团队经过刮涂过饱满的钙钛矿溶液来调控成核成长进程，成功制备出了大面积、高功率的天蓝光钙钛矿LED，向钙钛矿LED照明的商业运用迈进了重要一步。相关效果以“Large-area and efficient sky-blue perovskite light-emitting diodes via blade-coating”为题，于2月18日宣布在《先进资料》（Advanced Materials）杂志上。

　　金属卤化物钙钛矿LED具有杰出的导电性，在较低电压下能够完成很高的发光亮度，是下一代节能照明的抱负之选。现在，红光和绿光钙钛矿LED的功率都很高，可是白光照明中必不可少的天蓝光/蓝光钙钛矿LED的功率比较低，这首要是因为天蓝光/蓝光钙钛矿薄膜的结晶进程更难操控，构成薄膜质量比较差。现在，还没有大面积的天蓝光钙钛矿LED的相关报导。

　　图1，刮涂过饱满溶液的结晶示意图（a），以及钙钛矿薄膜的AFM图（b）。小面积PeLED器材（0.04 cm2）的JV及EQE曲线（c），EL谱图及CIE图（d）。e,大面积钙钛矿薄膜的PL相片。f，大面积PeLED器材（28 cm2）作业时的相片。

　　肖正国课题组在刮涂制备大面积、高功率红光钙钛矿LED的作业根底上（Nat. Commun.12, 147, 2021），调整钙钛矿的组分为CsPb(Br0.84Cl0.16)3，并参加额定的卤化胺添加剂来约束钙钛矿晶粒的成长并钝化缺点，完成天蓝光发射。一起，用DMF部分替代DMSO得到更易蒸发的、过饱满的钙钛矿前驱体溶液，在刮涂进程中，钙钛矿晶核会从过饱满溶液的内部直接分出，这能有效地添加晶核密度并缩短晶核成长的进程，然后制备出均匀细密、小晶粒的钙钛矿薄膜，如图1a, b所示。刮涂法制备出来的天蓝光钙钛矿LED的外量子功率到达10.3%，EL峰位为489 nm,色坐标为（0.071, 0.294）。一起，大面积钙钛矿LED（28 cm2）的发光均匀性和亮度都很好。

　　我国科学技术大学物理系肖正国教授为该论文的通讯作者，物理系博士研讨生储胜龙为该论文的榜首作者。本项研讨得到国家自然科学基金委、中科大人才团队项目以及中心高校根本科研业务费专项资金的赞助。

　　2021年，我国科学技术大学物理学院、中科院强耦合量子资料物理要点试验室及合肥微标准物质科学国家研讨中心的肖正国教授研讨组在大面积制备钙钛矿LED范畴获得重要发展。该研讨团队运用根据气刀辅佐的刮涂法制备出了大面积、高功率的钙钛矿LED，向钙钛矿LED照明的商业运用迈进了重要一步。

　　金属卤化物钙钛矿LED因为具有色域广、带隙易于调理、发光半峰宽窄、易于制备等优势，现已成为新一代的LED器材。2014年，初次报导了室温下发光的钙钛矿LED，其外量子功率（EQE）低于1%，短短几年内钙钛矿LED的EQE就现已超过了20%，接近于商用有机LED（OLED）的水平，在照明和显现范畴展现出了宽广的运用远景。

　　可是现在高功率的钙钛矿LED都是根据旋涂法制备而成的，器材面积都很小(mm2量级)，无法满意大面积商业照明的需求。刮涂法是一种根据溶液法就能制备出大面积薄膜的办法，可是刮涂法制备钙钛矿薄膜的结晶进程不易操控，制备出来的钙钛矿LED的EQE最高仅为1.1%，其器材面积也仅为9 mm2。

　　针对以上问题，肖正国课题组以有机无机杂化钙钛矿CH3NH3PbI3为研讨目标，经过下降钙钛矿前驱液的浓度，引进4-氟苯甲胺，并结合气刀辅佐的办法，使薄膜结晶进程中构成更多的成核位点，然后制备出了均匀细密的钙钛矿多晶薄膜，薄膜的外表粗糙度仅为0.8 nm。选用刮涂法制备的大面积钙钛矿薄膜（6 cm×9 cm），在厚度、外表粗糙度、荧光产率以及荧光寿数等方面都展现出极好的均匀性。选用刮涂法制备的钙钛矿LED器材的EQE最高达16.1%（0.04 cm2）以及12.7%（1 cm2）。超大面积（28 cm2）的钙钛矿LED作业时发出了十分均匀的红光。

　　一起，课题组也选用刮涂法制备出了根据PEN/ITO衬底的柔性钙钛矿LED，为制备大面积柔性光电子器材奠定了根底。以上作业充沛显现了刮涂法制备大面积、高功率的钙钛矿LED的可行性以及将其运用于商业LED照明的巨大远景。

　　我国科学技术大学物理系肖正国教授为该论文的通讯作者。物理系博士研讨生储胜龙、陈文静以及硕士研讨生房志斌为该论文的一起榜首作者。本项研讨得到国家自然科学基金委、中组部以及我国科大的赞助。

　　平面结构的LED器材的外量子功率(EQE)受限于光致发光量子产率(PLQY)、电荷平衡因子、辐射复合激子份额和取出功率四个要素。PeLED中前三个要素均已被优化到接近于1，仅有约束LED器材的EQE的要素是光取出功率。该因子在发光层(EML)厚度为几十个纳米的状况下在20%左右，当EML厚度到达几百个纳米时，减小至不到8%。光子循环效应（光子的再吸收再发射进程）能够随机再发射波导形式中的光子，这将使得较厚的LED器材与薄LED器材的光取出功率可比较。但是，这一效应在PeLED中的奉献尚未在实践器材结构中经过试验量化。

　　肖正国课题组以30 nm-2200 nm的CH3NH3PbI3为研讨目标，经过引进4-氟苯甲胺钝化缺点进步PLQY，增强光子循环效应，使得钙钛矿层的厚度高达2200 nm的LED器材的EQE坚持在 15% 以上，远高于其光取出功率 (4.3%)。并经过规划集成结构结合蒙特卡洛算法量化了PeLED中光子循环奉献。试验结果表明光子循环能够奉献PeLED总发射的2.4％-40.4％，详细取决于薄膜厚度。这项作业供给了一种重要的办法来操作和量化钙钛矿光电器材中光子循环的奉献。

　　我国科学技术大学物理系肖正国教授为该论文的通讯作者。物理系硕士研讨生陈甲、本科生马平川为该论文的一起榜首作者。本项研讨得到国家自然科学基金委、中科大人才团队项目、以及中心高校根本科研业务费专项资金的赞助。论文链接：

　　我国科大物理系、中科院强耦合量子资料物理要点试验室的肖正国教授课题组与赵瑾教授课题组协作，在聚合物钙钛矿发光二极管（LED）研讨中获得重要发展。该研讨团队选用不饱满有机胺阳离子经过固态聚合得到安稳且具有柔性的聚合物钙钛矿。根据聚合物钙钛矿所制备的LED的外量子功率（EQE）高达23.2%，相关效果以“Polymerized hybrid perovskites with enhanced stability, flexibility, and lattice rigidity”为题宣布在《先进资料》（Advanced Materials）杂志上。

　　金属卤化物钙钛矿作为新一代的半导体资料，因为其色域广、带隙易于调理、发光半峰宽窄、易于制备等优势成为制备LED器材的明星资料。钙钛矿结构中金属原子与卤素原子之间弱的离子键以及有机胺阳离子与无机八面体之间的非共价键使得钙钛矿的晶格具有柔软的特性。软晶格特性使得钙钛矿相较于传统的无机半导体对缺点有更大的容忍性，这让钙钛矿成为可溶液法制备光电器材的抱负资料。但是，软晶格也构成了钙钛矿对外部条件的敏感性加重（如湿度和热）。此外，软晶格会在钙钛矿结构中发生很多声子，构成严峻的电声耦合。激烈的电声耦合会导致非辐射激子的猝灭和荧光量子产率的下降，使得器材无法在高温文高电流密度下作业。例如，根据苯乙胺作为有机胺阳离子的二维钙钛矿LED只能在液氮温度（80 K）下发光。

　　图示：a. 聚合物钙钛矿构成示意图。b. 不同温度下聚合物钙钛矿和惯例钙钛矿的均匀原子位移。c. 不同n值的聚合物和惯例准二维钙钛矿的外量子功率。

　　针对以上问题，肖正国课题组选用含有不饱满键的4-乙烯基苯甲胺（VBA）作为有机阳离子经过固态聚合得到聚合物钙钛矿。这种聚合物钙钛矿的结构坚持无缺，而且表现出聚合物相同的特性，例如对湿度/热度的安稳性以及柔性。更风趣的是，聚合的有机胺部分使得钙钛矿的晶体刚性添加。添加的晶体刚性削弱了电声耦协效果，按捺了非辐射激子的复合速率，进步了电子/空穴的迁移率。得益于以上长处，根据二维聚合物钙钛矿的LED在室温下（300 K）也展现出亮堂的电致发光，而且根据准二维聚合物钙钛矿的LED的EQE最高可达23.2%，这是现在报导的钙钛矿LED在近红外区域的最高功率。以上作业为规划钙钛矿结构，进步其内涵的安稳性和物理特性，以及改进器材光电功能供给了新的办法。

　　我国科学技术大学物理系肖正国教授与赵瑾教授为该论文的一起通讯作者。物理系博士研讨生陈文静以及博士后史永亮为该论文的一起榜首作者。本项研讨得到国家自然科学基金委、中科大人才团队项目、以及中心高校根本科研业务费专项资金的赞助。