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西北工业大学王红月、王洪强等《Angew》:刷状聚合物界面助力实现空气中制备大面积蓝光钙钛矿发光二极管

时间:2026-02-08 13:11:57
西北工业大学王红月、王洪强等《Angew》:刷状聚合物界面助力实现空气中制备大面积蓝光钙钛矿发光二极管
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西北工业大学王红月、王洪强团队通过刷状聚合物界面设计,首次在空气中制备出大面积蓝光钙钛矿发光二极管(PeLEDs),相关成果发表于《Angew. Chem., Int. Ed.》。研究提出双向嵌入式锚定策略,利用定制官能团聚合物刷(PEIS)修饰无机空穴传输层(NiOx),同时优化钙钛矿结晶过程与界面载流子注入,突破了空气湿度对器件制备的限制,为钙钛矿显示技术的商业化提供了新方案。研究背景与挑战钙钛矿发光二极管(PeLEDs)因高色纯度、高发光效率等优势,在显示领域具有广阔前景。然而,空气环境中湿度干扰会导致钙钛矿离子晶体动态形成与降解,引发薄膜形态不均匀、缺陷增多等问题,尤其在大面积蓝光器件制备中表现显著。传统方法需在惰性气体保护下操作,成本高且难以规模化生产。因此,开发可在空气中直接制备的高性能蓝光PeLEDs成为关键挑战。核心创新:双向嵌入式锚定策略研究团队提出在无机空穴传输层NiOx中植入两性离子聚合物刷PEIS,通过以下机制实现协同调控:HTL侧调控:PEIS嵌入NiOx层后,其官能团可钝化NiOx纳米颗粒表面缺陷,减少非辐射复合,促进载流子注入。图1:PEIS分子在NiOx层与钙钛矿活性层间的双向嵌入作用钙钛矿侧调控:PEIS末端基团与钙钛矿前驱体相互作用,提供均匀形核位点,抑制湿度诱导的相分离,精确控制准二维钙钛矿不同n相(如n=3主导)的生长速率,提升薄膜均匀性与发光能力。图2:PEIS修饰后界面粗糙度降低,钙钛矿形核位点均匀分布关键实验结果结晶动力学优化:PEIS掺杂量为0.5%时,钙钛矿以n=3相为主,各n相结晶速率接近,形成均匀准二维结构(图3)。这种动力学控制显著提高了薄膜光致发光量子产率(PLQY)与环境稳定性。图3:PEIS在钙钛矿膜中呈拉伸构象,调控n相结晶速率大面积器件性能:首次在空气中制备出2 cm × 2 cm蓝光PeLEDs(图4),不同发射面积下性能如下:0.2 × 0.2 cm2:峰值外量子效率(EQE)2.34%,最大亮度1161 cd/m2;1 × 1 cm2:峰值EQE 2.09%,最大亮度624 cd/m2;2 × 2 cm2:峰值EQE 0.80%,最大亮度734 cd/m2。图4:空气中制备的2 cm × 2 cm蓝光PeLEDs技术优势与意义成本降低:无需惰性气体保护,简化制备流程,适合大规模生产。性能提升:PEIS修饰层同时优化了载流子注入与钙钛矿结晶质量,解决了蓝光器件效率与均匀性矛盾。商业化潜力:为钙钛矿显示技术提供了可空气制备的解决方案,加速其在柔性显示、大面积照明等领域的应用。研究支持与展望该工作获国家自然科学基金(No. 22372132)与国家重点研发计划(No. 2023YFE0206300)资助。未来研究可进一步探索聚合物刷结构与钙钛矿组分的匹配性,以实现更高效率、更长寿命的空气制备PeLEDs。参考文献:Bilateral Embedded Anchoring via Tailored Polymer Brush for Large-Area Air-processed Blue Light-Emitting DiodesDOI: 10.1002/anie.202411361
时间:2026-02-08 13:11:58
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