在鈣鈦礦型電致發光器件（PeLEDs）領域，由于缺乏制備方法，藍色電致發光器件的性能落后于其他同類器件。在此，來自北京理工大學，中國科學院大連化學物理研究，中國科學院上海應用物理研究所的研究人員利用2-苯基乙胺溴化物（PEABr）和3,3-二苯基丙胺溴化物（DPPABr）的混合配體原位制備了CsPbClBr2納米晶薄膜。由于形成了較窄的量子阱寬度分布，將兩種配體混合在一起，在470nm處獲得了強的藍光發射，其光致發光量子產率高達60%。在此基礎上，在473 nm處獲得了最大外量子效率為8.8%的高效藍光鈣鈦礦器件。

相關論文以題目為“Dimension control of in situ fabricated CsPbClBr2 nanocrystal films toward efficient blue light-emitting diodes”發表在Nature Communication期刊上。

鈣鈦礦型發光二極管(PeLED)因其高顏色純度、高外量子效率(EQE)和溶液可加工性而成為一種新興的顯示技術。利用金屬鹵化物鈣鈦礦的離子特性，通過在目標襯底上旋涂鈣鈦礦前驅體溶液的原位制備技術，可以直接制備出PELED。自2014年首次報道室溫工作的鈣鈦礦型電致發光(EL)器件以來，綠色、紅色和近紅外PeLED的最大EQE已超過20%，可與有機發光二極管和量子點發光二極管相媲美。然而，藍色PeLED的性能仍然落后于它們的綠色、紅色和近紅外發光二極管，特別是在純藍色區域(455-475 nm)的顯示應用，這是發展全色顯示技術的障礙。

通常，鈣鈦礦型發光體的光譜調制可以通過調節成分、尺寸和/或尺寸來實現。通過減小塊體鈣鈦礦的尺寸或引入混合鹵化物，成功地制備了具有藍色發光的三維鈣鈦礦納米晶。然而，基于這種小尺寸的鈣鈦礦納米晶的藍色電致發光器件的效率和穩定性問題主要是由于復雜的提純和相分離。

實現高效藍色PeLED的另一種策略是構建具有多量子阱的準二維(準2D)鈣鈦礦結構。這些準2D鈣鈦礦的光致發光(PL)性質與從小n疇到大n疇的能量傳遞密切相關。研究發現，平坦的準2D鈣鈦礦量子阱寬度分布(QWD)對于促進載流子輸運和減少額外能量損失對于實現高性能光伏器件是必不可少的。然而，QWD對EL器件的影響研究較少。

據了解，QWD可以通過調節前體混合物的比例或配體工程來控制。在此，證明了使用雙配體是控制原位制備的CsPbClBr2納米晶薄膜的QWD的有效策略。2-苯基乙胺溴化物（PEABr）是形成小n結構域的有效配體，而3,3-二苯基丙胺溴化物（DPPABr）是形成大n值的有效配體。明智地選擇兩個配體的比例可以縮小QWD，中心支配n=4。

這種有效的尺寸控制有助于有效的能量轉移，在470nm波長處產生強的藍光發射，PL量子產率（PLQY）高達60%。利用具有形成小n域和大n域傾向的雙配體是實現窄QWD以提高PL性質的一種多用途策略。以PEABr和DPPABr混合制備的優化薄膜為基礎，在473nm波長處獲得了最大EQE為8.8%的高效藍光電致發光器件。（文：愛新覺羅星）

圖1 CsPbClBr2納米晶薄膜的結構特征。CsPbClBr2納米晶薄膜原位制備工藝示意圖。研究了DPPABr與PEABr不同配比的CsPbClBr2納米晶薄膜GIWAXS圖形的積分強度q關系。

圖2 CsPbClBr2納米晶薄膜的光學測量。研究了DPPABr與PEABr不同配比的CsPbClBr2納米晶薄膜的穩態光致發光光譜、吸收光譜和b-PLQYs。

圖3 QWD對其載流子動力學的影響。a、b從D0P8、D4P4和D8P0樣品的寬漂白峰（425–470nm）中提取a峰和b半高寬演變。c激發后載流子行為示意圖。載流子復合過程可分為五個階段：Ⅰ、載流子形成；Ⅱ、激子轉移；Ⅲ、電荷轉移；Ⅳ、反向電荷轉移；Ⅴ、連續電荷轉移和復合。

圖4藍色鈣鈦礦器件特征。電致發光器件的能級圖。多層電致發光器件的橫截面TEM圖像。c 3.6、4.4和5.2V正向偏壓下的EL光譜。d最佳性能器件的電流密度-亮度-電壓特性。EQE–最佳性能設備的電壓特性。f 28臺設備的最大EQE直方圖。

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