利用多氟丙烯酸酯添加剂提升准二维钙钛矿发光二极管性能

张涛 ,  龚思敏 ,  陈平 ,  陈琪 ,  陈立桅

引用本文: 张涛, 龚思敏, 陈平, 陈琪, 陈立桅. 利用多氟丙烯酸酯添加剂提升准二维钙钛矿发光二极管性能[J]. 物理化学学报, 2023, 39(12): 230102. doi: 10.3866/PKU.WHXB202301024 shu
Citation:  Tao Zhang, Simin Gong, Ping Chen, Qi Chen, Liwei Chen. Incorporation of a Polyfluorinated Acrylate Additive for High-Performance Quasi-2D Perovskite Light-Emitting Diodes[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2023, 39(12): 230102. doi: 10.3866/PKU.WHXB202301024 shu

利用多氟丙烯酸酯添加剂提升准二维钙钛矿发光二极管性能

    通讯作者: 陈平, pingchen@swu.edu.cn; 陈琪, qchen2011@sinano.ac.cn; 陈立桅, lwchen2018@sjtu.edu.cn
  • 基金项目:

    科技部国家重点研发计划 2021YFA1202802

    国家自然科学基金 21875280

    国家自然科学基金 21991150

    国家自然科学基金 21991153

    国家自然科学基金 22022205

    中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划 YSBR-054

    江苏省碳达峰碳中和科技创新专项资金 BE2022026

    重庆市自然科学基金 CSTB2022NSCQ-MSX0438

摘要: 准二维钙钛矿由于具有较大的激子结合能和高效的能量转移等优势,在发光二极管(light-emitting diodes,LED)中的应用前景被广泛看好。然而,准二维钙钛矿溶液加工成膜过程中易形成大量的低维相和表界面缺陷,引起严重的非辐射复合,成为限制发光二极管器件性能的瓶颈。在本工作中,通过在PEA2Cs2Pb3Br10钙钛矿前驱体中加入1, 6-二(丙烯酰氧基)-2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5-八氟己烷(OFHDODA)小分子添加剂,将钙钛矿薄膜的荧光量子效率(Photoluminescence Quantum Yield,PLQY)从19.7%提升到了49.0%,发射波长从508 nm红移到511 nm。这主要归因于OFHDODA与钙钛矿之间的物理化学相互作用有效抑制了非辐射复合,一方面多氟结构与PEA+之间的氢键相互作用调控了结晶动力学,抑制了低维相的产生;另一方面酯基具有较强的路易斯碱性,钝化了表界面未饱和Pb2+缺陷。相应地,准二维钙钛矿LED的外量子效率(External Quantum Efficiency,EQE)从8.55%提高到了13.76%。这项工作为设计新型多功能小分子添加剂,抑制准二维钙钛矿中的非辐射复合损失提供了思路。

English

    1. [1]

      Yuan, M. J.; Quan, L. N.; Comin, R.; Walters, G.; Sabatini, R.; Voznyy, O.; Hoogland, S.; Zhao, Y. B.; Beauregard, E. M.; Kanjanaboos, P.; et al. Nat. Nanotechnol. 2016, 11 (10), 872. doi: 10.1038/nnano.2016.110

    2. [2]

      Wang, N. N.; Cheng, L.; Ge, R.; Zhang, S. T.; Miao, Y. F.; Zou, W.; Yi, C.; Sun, Y.; Cao, Y.; Yang, R.; et al. Nat. Photonics 2016, 10 (11), 699. doi: 10.1038/nphoton.2016.185

    3. [3]

      Zhang, L.; Sun, C. J.; He, T. W.; Jiang, Y. Z.; Wei, J. L.; Huang, Y. M.; Yuan, M. J. Light. Sci. Appl. 2021, 10 (1), 61. doi: 10.1038/s41377-021-00501-0

    4. [4]

      Liu, Y.; Cui, J. Y.; Du, K.; Tian, H.; He, Z. F.; Zhou, Q. H.; Yang, Z. L.; Deng, Y. Z.; Chen, D.; Zuo, X. B.; et al. Nat. Photonics 2019, 13 (11), 760. doi: 10.1038/s41566-019-0505-4

    5. [5]

      邹广锐兴, 陈梓铭, 黎振超, 叶轩立. 物理化学学报, 2021, 37 (4), 2009002. doi: 10.3866/PKU.WHXB202009002Zou, G. R. X.; Chen, Z. M.; Li, Z. C.; Yip, H. L. Acta Phys. - Chim. Sin. 2021, 37 (4), 2009002. doi: 10.3866/PKU.WHXB202009002

    6. [6]

      Karlsson, M.; Yi, Z. Y.; Reichert, S.; Luo, X. Y.; Lin, W. H.; Zhang, Z. Y.; Bao, C. X.; Zhang, R.; Bai, S.; Zheng, G. H. J.; et al. Nat. Commun. 2021, 12 (1), 361. doi: 10.1038/s41467-020-20582-6

    7. [7]

      郭镇域, 周欢萍. 化学学报, 2021, 79 (3), 223. doi: 10.6023/a20100463Guo, Z. Y.; Zhou, H. P. Acta Chim. Sin. 2021, 79 (3), 223. doi: 10.6023/a20100463

    8. [8]

      Pang, P. Y.; Jin, G. R.; Liang, C.; Wang, B. Z.; Xiang, W.; Zhang, D. L.; Xu, J. W.; Hong, W.; Xiao, Z. W.; Wang, L.; et al. ACS Nano 2020, 14 (9), 11420. doi: 10.1021/acsnano.0c03765

    9. [9]

      Ban, M. Y.; Zou, Y. T.; Rivett, J. P. H.; Yang, Y. G.; Thomas, T. H.; Tan, Y. S.; Song, T.; Gao, X. Y.; Credgington, D.; Deschler, F.; et al. Nat. Commun. 2018, 9 (1), 3892. doi: 10.1038/s41467-018-06425-5

    10. [10]

      Wang, C. H.; Han, D. B.; Wang, J. H.; Yang, Y. G.; Liu, X. Y.; Huang, S.; Zhang, X.; Chang, S.; Wu, K. F.; Zhong, H. Z. Nat. Commun. 2020, 11 (1), 6428. doi: 10.1038/s41467-020-20163-7

    11. [11]

      Ma, D. X.; Lin, K. B.; Dong, Y. T.; Choubisa, H.; Proppe, A. H.; Wu, D.; Wang, Y. K.; Chen, B.; Li, P. C.; Fan, J. Z.; et al. Nature 2021, 599 (7886), 594. doi: 10.1038/s41586-021-03997-z

    12. [12]

      Fu, Y. X.; Zhang, D. Z.; Zhan, H. M.; Zhao, C. Y.; Cheng, Y. X.; Qin, C. J.; Wang, L. X. J. Phys. Chem. Lett. 2021, 12 (48), 11645. doi: 10.1021/acs.jpclett.1c03413

    13. [13]

      Jiang, J.; Chu, Z. M.; Yin, Z. G.; Li, J. Z.; Yang, Y. G.; Chen, J. R.; Wu, J. L.; You, J. B.; Zhang, X. W. Adv. Mater. 2022, 34 (36), 2204460. doi: 10.1002/adma.202204460

    14. [14]

      Xiang, T.; Li, T.; Wang, M. S.; Zhang, W.; Ahmadi, M.; Wu, X. Y.; Xu, T. F.; Xiao, M. Q.; Xu, L.; Chen, P. Nano Energy 2022, 95, 10700. doi: 10.1016/j.nanoen.2022.107000

    15. [15]

      尹媛, 郭振东, 陈高远, 张慧峰, 尹万健. 物理化学学报, 2021, 37 (4), 2008048. doi: 10.3866/PKU.WHXB202008048Yin, Y.; Guo, Z. D.; Chen, G. Y.; Zhang, H. F.; Yin, W. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37 (4), 2008048. doi: 10.3866/PKU.WHXB202008048

    16. [16]

      Wang, R.; Xue, J. J.; Wang, K. L.; Wang, Z. K.; Luo, Y. Q.; David, F.; Xu, G. W.; Selbi, N.; Huang, T. Y.; Zhao, Y. P.; et al. Science 2019, 366, 1509. doi: 10.1126/science.aay9698

    17. [17]

      Shi, Y. R.; Wang, K. L.; Lou, Y. H.; Zhang, D. B.; Chen, C. H.; Chen, J.; Ni, Y. X.; Öz, S.; Wang, Z. K.; Liao, L. S. Nano Energy 2022, 97, 17200. doi: 10.1016/j.nanoen.2022.107200

    18. [18]

      Xu, L. M.; Li, J. H.; Cai, B.; Song, J. Z.; Zhang, F. J.; Fang, T.; Zeng, H. B. Nat. Commun. 2020, 11 (1), 3902. doi: 10.1038/s41467-020-17633-3

    19. [19]

      Li, M. L.; Zhao, Y. P.; Qin, X. Q.; Ma, Q. S.; Lu, J. X.; Lin, K. B.; Xu, P.; Li, Y. Q.; Feng, W. J.; Zhang, W. H.; Wei, Z. H. Nano. Lett. 2022, 22 (6), 2490. doi: 10.1021/acs.nanolett.2c00276

    20. [20]

      Shen, D. Y.; Ren, Z. W.; Li, Q. Y.; Luo, C. Z.; Xia, W. L.; Zheng, Z. S.; Ma, W. C.; Li, J.; Chen, Y. ACS Appl. Mater. Inter. 2022, 14 (18), 21636. doi: 10.1021/acsami.2c01859

    21. [21]

      Jiang, X. Y.; Wang, F.; Wei, Q.; Li, H. S.; Shang, Y. Q.; Zhou, W. J.; Wang, C.; Cheng, P. H.; Chen, Q.; Chen, L. W.; et al. Nat. Commun. 2020, 11 (1), 1245. doi: 10.1038/s41467-020-15078-2

    22. [22]

      Zhang, M. Y.; Chen, Q.; Xue, R. M.; Zhan, Y.; Wang, C.; Lai, J. Q.; Yang, J.; Lin, H. Z.; Yao, J. L.; Li, Y. W.; et al. Nat. Commun. 2019, 10 (1), 4593. doi: 10.1038/s41467-019-12613-8

    23. [23]

      Lim, D. J.; Marks, N. A.; Rowles, M. R. Carbon 2020, 162, 475. doi: 10.1016/j.carbon.2020.02.064

    24. [24]

      Tang, F.; Chen, Q.; Chen, L.; Ye, F. Y.; Cai, J. H.; Chen, L. W. Appl. Phys. Lett. 2016, 109 (12), 123301. doi: 10.1063/1.4963269

    25. [25]

      Chen, Q.; Chen, L.; Ye, F. Y.; Zhao, T.; Tang, F.; Rajagopal, A.; Jiang, Z.; Jiang, S. L.; Jen, A. K.; Xie, Y.; et al. Nano Lett. 2017, 17 (5), 3231. doi: 10.1021/acs.nanolett.7b00847

    26. [26]

      刘继翀, 唐峰, 叶枫叶, 陈琪, 陈立桅. 物理化学学报, 2017, 33 (10), 1934. doi: 10.3866/PKU.WHXB201715185Liu, J. C.; Tang, F.; Ye, F. Y.; Chen, Q.; Chen, L. W. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33 (10), 1934. doi: 10.3866/PKU.WHXB201715185

    27. [27]

      王成, 张弛, 黎瑞锋, 陈琪, 钱磊, 陈立桅. 物理化学学报, 2022, 38 (8), 2104030. doi: 10.3866/PKU.WHXB202104030Wang, C.; Zhang, C.; Li, R. F.; Chen, Q.; Qian, L.; Chen, L. W. Acta Phys. - Chim. Sin. 2022, 38 (8), 2104030. doi: 10.3866/PKU.WHXB202104030

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  • 发布日期:  2023-12-15
  • 收稿日期:  2023-01-14
  • 接受日期:  2023-02-14
  • 修回日期:  2023-02-13
  • 网络出版日期:  2023-02-28
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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