基于改性空穴注入层与复合发光层的高效钙钛矿发光二极管

有机金属卤化钙钛矿作为发射体具有极高的色纯度和极低的成本,但钙钛矿层普遍较差的形貌制约了器件的性能.引入合适的聚合物可有效改善旋涂型钙钛矿薄膜的均匀性.本文引入聚(4-苯乙烯磺酸盐)(PSS)改性的聚(3,4-乙撑二氧噻吩):PSS(PEDOT:PSS)作为空穴注入层(HIL),结合一步旋涂制备的三溴化铅甲基胺(MAP...     

基于共价有机聚合物空穴注入层的钙钛矿发光二极管EI北大核心CSCD

卤化物钙钛矿(ABX)量子点及其发光器件具有色纯度高、外量子效率高以及在可见光范围内可调等特点,近年来在照明、显示等领域中展现出巨大潜力。然而,钙钛矿量子点发光二极管(PeQLEDs)的稳定性正成为制约其商业应用的最大障碍,除了钙钛矿发光层本身的稳定性问题之外,传输层的水氧稳定性问题也不可忽略。为了解决这一发展过程中的难题,我们提出了基于氮唑类单体构筑共价有机聚合物材料(COP-N)替代传统的PEDOT∶PSS作为空穴注入层材料的新型PeQLEDs。我们发现COP-N具有本征的水氧稳定性,且与PVK之间的空穴注入势垒更小。这些特性使得基于COP-N的PeQLED在取得比PEDOT∶PSS更好发光效率的同时实现了近2倍的稳定性提升。我们认为,这种共价有机聚合物有望成为新型的空穴注入材料,实现高效稳定的钙钛矿电致发光,促进钙钛矿发光器件的发展。     

具有新型双空穴注入层的有机发光二极管

采用新型双空穴注入层N, N, N', N'-tetrakis(4-Methoxy-phenyl)benzidine/Copper phthalocyanine(MeO-TPD/CuPc)及器件结构:ITO/MeO-TPD(15 nm)/CuPc(15 nm)/ N, N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N, N'-bis(phenyl)benzidine (NPB, 15 nm)/8-hydroxyquinoline (Alq₃, 50 nm)/LiF(1 nm)/Al(120 nm), 研制出高效有机发光二极管(器件D), 与其他器件(器件A, 没有空穴注入层的器件; 器件B, MeO-TPD单空穴注入层; 器件C, CuPc单空穴注入层)相比, 其性能得到明显改善. 器件D的起亮电压降至3.2 V, 比器件A, B, C的起亮电压分别降低了2, 0.3, 0.1 V. 器件D在10 V时, 其最大亮度为23893 cd/m², 最大功率效率为1.91 lm/W, 与器件A, B, C的最大功率效率相比, 分别提高了43% (1.34 lm/W), 22% (1.57 lm/W), 7% (1.79 lm/W). 性能改善的主要原因是由于空穴注入和传输性能得到了改善, 通过单空穴型器件的J-V 曲线对这一现象进行了分析. 关键词： 有机发光二极管 空穴注入层 功率效率 势垒     

具有Au/MoO_3空穴注入层的有机发光二极管

研究了单层MoO3(5nm)和复合Au(4nm)/MoO3(5nm)HILs对OLEDs器件性能的影响,器件结构为ITO/HIL/NPB(40nm)/Alq3(60nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)。与单层MoO3HIL的器件相比,具有复合Au/MoO3HIL的器件具有较大的电流和亮度。这是由于Au的功函数介于ITO和MoO3之间,导致Au的引入提高了空穴的注入效率。     

基于混合空穴注入层的湿法制备高效蓝光热激活延迟有机发光二极管

在溶液法制备有机电致发光器件(OLEDs)的研究中, PEDOT∶PSS由于具有较好的成膜性与高透光性而常被用作器件的空穴注入层。但相关研究表明, PEDOT∶PSS本身稳定性较差以及功函数较低,这使得溶液法制备OLEDs的性能差且不稳定。蓝色作为全彩色的三基色之一,制备高效的蓝光器件对于实现高质量显示器件和固态照明装置必不可少。而目前溶液法制备蓝光OLEDs的器件效率普遍较差,针对此问题,本文利用传统的蓝光热激活延迟荧光发光(TADF)材料DMAC-DPS作为发光层,用溶液法制备了蓝光TADF OLEDs,通过在PEDOT∶PSS中掺杂PSS-Na制备混合空穴注入层(mix-HIL)来提高空穴注入层的功函数,研究其对于蓝光TADF OLEDs器件性能的影响。首先在PEDOT∶PSS水溶液中掺入不同体积的PSS-Na溶液,在相同条件下旋涂制膜,进行器件制备。通过观测各个实验组器件的电致发光(EL)光谱,发现掺入PSS-Na后器件EL谱存在光谱蓝移的现象,这是由于掺入PSS-Na水溶液后, mix-HIL层的厚度有所降低,使得在微腔效应作用下, EL光谱发生蓝移。通过对比各组器件的电流密度-电压-亮度(J-V-L)曲线及其计算所得器件的电流效率,结果显示随着PSS-Na的掺入,器件的亮度和电流都有所增大,器件的电流效率也得到了提升,当掺杂比例为0.5∶0.5(PEDOT∶PSS/PSS-Na)时提升幅度最大(亮度提升86.7%,电流效率提升34.3%)。通过在瞬态电致发光测试过程中施加或撤去驱动电压观测了器件EL强度的变化,分析了在混合空穴注入层/发光层(mix-HIL/EML)界面处的电荷积累情况。实验证明,通过在PEDOT∶PSS中掺杂PSS-Na制备mix-HIL获得了蓝光TADF OLEDs器件性能的提升,这是一个获得高效率溶液法制备OLEDs的可行方法。     

有机添加剂在金属卤化钙钛矿发光二极管中的应用

近年来,金属卤化钙钛矿凭借其优异的光电特性以及可低成本溶液加工的优势得到了学界的广泛关注,成为了光电子领域的研究热点,其中,钙钛矿发光二极管是该领域的一大重要研究方向.由于钙钛矿材料具有荧光量子效率高、带隙连续可调、发光半峰宽窄等优点,钙钛矿发光二极管在短短5年时间内,实现了外量子效率从不足1%到超过20%的重大突破,成为了发展速度最快的发光技术.在这5年的发展历程中,学界主要集中于解决如何实现钙钛矿成膜和结晶过程的控制、如何提高钙钛矿薄膜的荧光量子效率,以及如何改善钙钛矿发光二极管的稳定性等问题.而在众多解决方案中,有机添加剂的使用被认为是一种简单且有效的策略.本文通过文献综述,回顾了有机添加剂在钙钛矿发光二极管领域的整体发展和应用情况,并着重讨论了小分子与聚合物添加剂在钙钛矿中的具体作用,最后分析了当前钙钛矿发光二极管面临的问题,并对其未来发展进行了展望.     

空穴注入层对微腔有机发光二极管光电性能的影响

有机发光二极管(OLED)因具有效率高、自发光、种类多样、能耗低、制造成本低、又轻又薄、发光谱域宽、无视角依赖性等一系列独特优点而引起广大科学家的极大关注。微腔可以窄化有机发光二极管出射光谱,提高有机发光二极管的色饱和度。以玻璃为衬底,金属Ag薄膜作为器件阳极金属反射镜,NPB为空穴载流子传输材料,Alq3为发光材料和电子载流子传输材料,Al膜作为器件阴极金属反射镜,制作了结构是衬底/Ag(15nm)/MoO3(xnm)/NPB(50nm)/Alq3(60nm)/Al(100nm)的A,B,C和D四种类型的微腔有机发光二极管,其中:A,x=4nm;B,x=7nm;C,x=10nm;D,x=13nm。在电压13V时,器件A,B,C,D的亮度分别达到928,1 369,2 550和2 035cd·m-2。在电流密度60mA·cm-2时,A,B,C,D器件的电流效率分别达到2.2,2.6,3.1和2.6cd·A-1。实验结果表明,在有机微腔发光二极管内部,电子为多数载流子,空穴是少数载流子。MnO3薄膜在4~10nm的厚度范围,能够极大地增强器件空穴的注入能力。并且,随着MnO3薄膜厚度的增加,空穴注入能力不断增大。     

以硫氰酸亚铜作为空穴注入层的钙钛矿发光器件

同有机电荷注入材料相比,无机电荷注入材料具有许多优良的性质,包括高载流子迁移率、良好的稳定性、制备简单和成本低廉等,其在光电器件中的应用备受瞩目。本文采用硫氰酸亚铜(CuSCN)作为有机金属卤化物钙钛矿发光器件的空穴注入层,研究了在其上涂敷钙钛矿薄膜的形貌、晶体结构和光物理性质,并与在普遍采用的导电聚合物空穴注入层上制备钙钛矿薄膜的特性进行了比较。实验结果表明,CuSCN对钙钛矿发光具有显著的猝灭作用,在CuSCN与钙钛矿层之间加入有机间隔层能够明显提高钙钛矿薄膜的发光强度。在此基础上制备了以CuSCN作为空穴注入层的发光器件,器件的最大发光效率为11.7 cd/A,较采用导电聚合物作为空穴注入层器件的效率提高了近3倍,并且器件驱动稳定性也有一定程度的提高。     

基于N型纳米晶硅氧电子注入层的钙钛矿发光二极管

钙钛矿材料由于其禁带宽度可调、光致发光量子产率高、色纯高等优点,使得其在发光器件上具有巨大的应用潜力.电子注入材料是钙钛矿发光器件中的重要组成部分,特别是n-i-p型发光器件,其直接影响后面钙钛矿的生长情况.本文通过向钙钛矿发光二极管中引入一种新型电子注入材料,n型纳米晶硅氧(n-ncSiO_x:H)借助于n-nc-SiO_x:H薄膜平滑的表面,有效地提高了沉积钙钛矿薄膜的结晶质量,同时其能带结构更加匹配,有效地降低了电子的注入势垒.为了进一步提升器件性能,向钙钛矿材料中引入合适比例的甲基溴化胺(MABr)、氯苯反溶剂中引入一定量的苯甲胺(PMA),通过MABr和PMA的协同作用提高了钙钛矿薄膜的覆盖率,降低了钙钛矿薄膜表面的缺陷密度,抑制了钙钛矿薄膜退火过程中的发光猝灭,最终获得了最大电流效率为7.93 cd·A~(-1)、最大外量子效率为2.13%的n-i-p型钙钛矿发光二极管.     

基于金属卤化物钙钛矿材料的高效发光二极管

金属卤化物钙钛矿半导体既在光伏器件研究中获得巨大进展,又在发光应用中体现出明显优势。金属卤化物钙钛矿半导体的荧光转化效率高、发光峰形窄、发射光谱可调控并可覆盖整个可见光范围,从而使得该类材料所制备的发光二极管有望满足下一代显示技术应用的性能要求。文章在简要叙述发光二极管基本原理的基础上,分别介绍了钙钛矿材料的结构和荧光特性、钙钛矿发光二极管的电致发光特性,以及钙钛矿发光二极管进入实际应用所必须解决的器件寿命、离子迁移和光谱不稳定性等主要技术问题,最后讨论了钙钛矿发光技术所面临的机遇和挑战。     

溶液法制备全无机钙钛矿太阳能电池的研究进展

太阳能光伏技术,能实现太阳能与电能的高效转换,是实现人类文明可持续发展的关键绿色能源技术.其中,有机无机杂化钙钛矿太阳能电池具有优异的光电特性、低廉的制备成本、高效的转换效率,已成为该领域的研究前沿.虽然有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已约高达24%,但其体系中的有机物组分易受环境中的光、热、潮等因素影响而分解,致使器件稳定性存在严重的缺陷,极大地限制了钙钛矿太阳能电池的产业化进程.因此,如何制备高效稳定的钙钛矿太阳能电池,是目前该领域的研究热点与难点,而发展具有更高环境稳定性的全无机钙钛矿太阳能电池具有重要意义.本文回顾了近年来全无机钙钛矿太阳能电池领域的研究成果,重点审视了钙钛矿薄膜的湿法制备工艺,并探讨了器件在光热稳定性方面的改善,为进一步推动钙钛矿太阳能电池的实用化进程提供可行性参考.     

含添加剂的二步溶液法制备钙钛矿太阳能电池

采用含二甲基亚砜(DMSO)添加剂的二步溶液法制备高质量CH_3NH_3PbI_3吸收层,并制备了结构为FTO/TiO_2致密层/TiO_2介孔层/CH_3NH_3PbI_3吸收层/碳电极的碳基无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池(PSCs)。研究了PbI_2薄膜分别在相同浓度的MAI/IPA溶液中浸泡不同时间,以及在不同浓度的MAI/IPA溶液中浸泡相同时间对CH_3NH_3PbI_3薄膜的形貌、结构以及对PSCs光伏性能的影响规律。结果表明,在PbI_2/DMF溶液中添加DMSO之后使制备的PbI_2薄膜呈多孔疏松状态,有利于MAI/IPA溶液渗入PbI_2薄膜内部,缩短PbI_2完全转换成CH_3NH_3PbI_3的时间;当浸泡时间为40 min时,电池的光伏性能最佳,其开路电压为0.82 V,短路电流密度为21.21 mA/cm~2,填充因子为0.49,光电转化效率为8.61%。但是当浸泡时间过长,CH_3NH_3PbI_3薄膜表面会出现大晶粒,导致电池的光伏性能变差。而在相同的浸泡时间下,MAI/IPA溶液的浓度则会显著影响PbI_2转化成CH_3NH_3PbI_3的速度,MAI/IPA溶液的浓度越高,PbI_2完全转化成CH_3NH_3PbI_3的速度越快。     

ZnS作为空穴缓冲层的新型有机发光二极管

采用磁控溅射方法在ITO表面沉积了不同厚度的ZnS超薄膜作为有机发光二极管(OLEDs)的缓冲层,使典型结构(ITO/TPD/Alq3/Al)的OLEDs的发光性能得到改善。ZnS缓冲层厚度对器件性能影响的实验结果表明,当ZnS缓冲层厚度为5nm时,器件电流密度提高了近2倍,亮度提高了2倍;当ZnS缓冲层厚度为10nm时,器件发光的电流效率提高18%,器件的性能得到改善。宽禁带的ZnS缓冲层对空穴从阳极到有机功能层的注入有阻碍作用,促进器件载流子平衡,提高了器件发光效率,改善了器件性能。     

氧化镍在倒置平面钙钛矿太阳能电池中的应用进展

近年来有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PSCs)因具有光电转换效率高、制备工艺简单等优点而受到广泛关注.空穴传输层(hole transport layer,HTL)的选择及其优化对器件的性能至关重要.氧化镍(NiOx)HTL具有化学稳定性好、空穴迁移率高、制备方法简单等特...     

基于LiF修饰层的喷墨打印钙钛矿发光二极管

金属卤化物钙钛矿材料由于具有高光致发光量子产率、高色纯度、带隙可调等优良光学性能,作为发光材料广泛用于制备钙钛矿电致发光二极管(PeLEDs).虽然已经取得了较好的研究进展,但是其大面积商业化的进程还比较缓慢,尚需进一步研究.为了实现钙钛矿薄膜发光二极管的大面积制备,本文使用喷墨打印技术,研究了不同基板结构对于钙钛矿前...     

二硫化钨纳米片制备及其钙钛矿太阳能电池空穴传输层应用

开发新型无机空穴传输层材料是钙钛矿电池实现商业应用的重要挑战之一。本文开展了二硫化钨纳米片制备及其钙钛矿太阳能电池空穴传输层应用研究。采用液相超声剥离法成功制备了WS₂纳米片,并将其引入钙钛矿太阳能电池中用作空穴传输层。结果表明,当WS₂纳米片溶液浓度为1 mg/mL时,制备的WS₂纳米片空穴传输层具有较合适的厚度,并且后续在其上生长的钙钛矿活性层成膜质量高、结晶性能好,电池取得6.3%的光电转换效率。结果证实WS₂纳米片可作为新型无机空穴传输层材料用于钙钛矿太阳能电池。     

锡基钙钛矿的研究进展及其在发光二极管中的应用

卤化铅钙钛矿由于具有高吸收系数、高载流子迁移率、高缺陷容忍度和高光致发光效率等优越的光电子性能,近年来引起了人们的广泛关注.然而,可能阻碍其商业应用的关键是铅元素的存在引起的毒性问题.为了解决这一毒性问题,谨慎而有策略地用其他无毒候选元素替代Pb2+是一个很有前途的方向.锡具有和铅相似的结构和性质,是目前最有希望替代铅...     

纳米结构氧化镍缓冲层对蓝色有机发光二极管性能的影响

在阳极和空穴传输层分别引入氧化镍纳米结构缓冲层,制备了蓝色有机发光二极管,对二极管的电学和光学特性进行了测试分析,研究了采用电化学方法制备的氧化镍纳米结构对器件的影响.结果表明,纳米结构氧化镍缓冲层能够有效地提高空穴-电子对的产生和复合效率,它的引入带来了高效的空穴注入及发光层中的载流子平衡,能有效提高有机发光二极管的电致发光特性.氧化镍缓冲层沉积时间为30 s的器件具有最高的亮度和电流效率,分别为42 460 cd/m2和24 cd/A,该器件的CIEx,y 色坐标为(0.212 9,0.325 2).