《Nature》子刊：高效快速响应钙钛矿发光二极管

　　先进的钙钛矿发光体的开发大大提高了钙钛矿发光二极管（LED）的性能。然而，钙钛矿LED的进一步发展需要理想的器件电学性能，这在很大程度上取决于其界面。在具有传统p-i-n结构的钙钛矿LED中，空穴注入通常不如电子注入有效，从而导致电荷不平衡。此外，常用的NiOx/PVK空穴注入结构存在界面粘附力弱、界面陷阱密度高和能级不匹配等问题。

　　在这项工作中，华南理工大学，广东风华先进技术控股有限公司，伦敦帝国理工学院和香港城市大学的专家们们在NiOx/PVK层之间插入含膦酸基团的自组装单层，通过建立坚固的界面、钝化界面陷阱态和调整能级来克服有机/无机异质界面的这些挑战。制备出的蓝色（493nm发射）和绿色（515 nm发射）器件的外量子效率分别为14.5%和26.0%。更重要的是，自组装单层还通过降低界面电容和电阻，产生了响应速度更快的器件。该研究结果为开发更高效、更明亮、快速响应的钙钛矿LED铺平了道路，拓宽了其潜在的应用范围。相关论文以题目为“Charge injection engineering at organic/inorganic heterointerfaces for high-efficiency and fast-response perovskite light-emitting diodes” 发表在Nature Communications期刊上。

　　金属卤化物钙钛矿是一种新兴的半导体材料，具有良好的光学和电学性能，可用于发光和其他光电应用。它们的有机-无机杂化性质赋予了它们在溶液处理和通过定制有机阳离子进行尺寸调节方面的优异灵活性。值得注意的是，准二维（准2D）钙钛矿的成分和尺寸工程为调节其带隙和电子结构提供了一条可行的途径。这些特性为从材料工程水平改进钙钛矿发光二极管（PeLED）提供了很大的空间，导致红外、红色和绿色器件的外量子效率（EQE）20%，蓝色器件的EQE17%，白色器件的EQEs12%。钙钛矿发射体的混合性质，就整个器件而言，它也由有机和无机混合层构成，例如电荷传输/注入层，通常涉及具有无机/有机异质界面的多层。在传统的无机LED中，元件层通常通过外延生长形成，并通过牢固的共价键连接，形成无机/无机结构明确的异质界面。

　　然而，在PELED中，无机/有机异质界面的随机配置往往导致物理稳健性降低、空穴注入不完美和不希望的陷阱态，导致异质界面具有不可通约性。无机/有机异质界面的一个例子是NiOx/PVK双层，它广泛用于空穴注入的PELED。PVK和NiOx之间的相互作用通常基于弱的范德华力，提供了不显著的界面粘附和表面钝化效应。此外，考虑到PVK的空穴传输特性主要由芳香咔唑基团而不是饱和聚合物主链控制，无定形PVK和NiOx之间的无规分子相互作用可能会减少从NiOx到PVK的空穴传输的有效接触。因此，如果能够克服无机/有机异质界面的这些问题，那么器件的空穴注入性能和稳定性应该得到改善，从而有利于性能增强的PELED。（文：爱新觉罗星）