新型钙钛矿发光二极管：既高效又稳定！

导读

据瑞典林雪平大学官网近日报道，该校研究人员与英国、中国以及捷克共和国的同事们合作开发出一款既高效又长期稳定运行的钙钛矿发光二极管。

背景

钙钛矿是引起全世界科学家兴趣的一大类半导体材料。它们独特的晶体结构，使它们具有卓越的光学以及电子特性，并且制造起来既简单又便宜。

（图片来源：维基百科）

虽然大部分进展都是在研究太阳能电池中使用钙钛矿所取得的，但是它们也非常适合制造LED。

无铅的钙钛矿薄膜（左）与染料敏化的有机太阳能电池（右）（图片来源：UNIST）

钙钛矿LED（图片来源：Charlotte Perhammar）

近年来，钙钛矿LED的效率显著提升，而且不久将达到竞争技术的效率。然而，它们并不是特别稳定，这意味着目前无法投入实际应用。

创新

近日，瑞典林雪平大学的研究人员与英国、中国以及捷克共和国的同事们合作开发出一款既高效又长期稳定运行的钙钛矿发光二极管。研究成果发表在《自然通信（Nature Communications）》期刊上。

林雪平大学生物分子与有机电子部门的负责人 Feng Gao 教授表示：“钙钛矿基发光二极管对于实际应用来说还不足够稳定，但是我们已经让它们向着这个目标迈进了一步。”

技术

林雪平大学生物分子与有机电子部门的研究员、与 Feng Gao 同为这篇论文主要作者的 Xiao-Ke LiU 表示：“还有许多工作要做。目前，大部分的钙钛矿LED要么效率低，要么器件稳定性差。”

许多科研小组都试图摆脱这一困境，然而却没有取得显著的成功。近日，瑞典林雪平大学的研究人员与英国、中国和捷克共和国的同事们找到了一条前进的道路。他们采用了一种由铅、碘和有机物甲脒组成的钙钛矿，然后将这种钙钛矿嵌入到一种有机分子基体中，形成一种复合薄膜。

生物分子与有机电子部门的博士生 Heyong Wang 表示：“这种分子的末端含有两个氨基，帮助其他物质形成一种优质的晶体结构，这就是钙钛矿的特征，使晶体稳定。”

（图片来源：Magnus Johansson）

这种新型复合薄膜使得研究小组能够开发出效率达17.3%的LED，半衰期很长，大约100小时。

这种含有铅和卤素（在这个案例中是碘）的钙钛矿，具有最佳的发光特性。

Feng Gao 表示：“我们很想去掉铅。目前，我们还有找到一个很好的办法，但是我们正在努力。”

下一步就是测试不同的钙钛矿与有机分子的组合，并详细了解成核和结晶过程是如何发生的。不同的钙钛矿赋予光线不同的波长，这是实现白光LED这一长期目标的必要条件。

【1】Heyong Wang, Felix Utama Kosasih, Hongling Yu, Guanhaojie Zheng, Jiangbin Zhang, Galia Pozina, Yang Liu, Chunxiong Bao, Zhangjun Hu, Xianjie Liu, Libor Kobera, Sabina Abbrent, Jiri Brus, Yizheng Jin, Mats Fahlman, Richard H. Friend, Caterina Ducati, Xiao-Ke Liu, Feng Gao. Perovskite-molecule composite thin films for efficient and stable light-emitting diodes. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-14747-6

【2】https://liu.se/en/news-item/ett-steg-narmare-en-stabil-lysdiod-i-perovskit