溶液处理的有机-无机金属卤化物钙钛矿因其优异的光电性能而受到广泛关注。通过优化材料和器件结构，钙钛矿型发光二极管（LED）取得了显著的进展，外部量子效率（EQEs）现已超过20%，接近有机LED的水平。
为了实现钙钛矿型LED的商用化，简化其制备工艺是非常重要的。来自南京工业大学等单位的研究人员展示了基于溶液处理多量子阱（MQW）钙钛矿结构的无空穴传输层发光二极管。多量子阱钙钛矿能自组装成垂直梯度分布的独特结构，其顶部覆盖有二维层状钙钛矿和类三维钙钛矿，自然形成电子向阳极界面传输的势垒，从而提高电荷俘获效率。这使得无空穴传输层多量子阱钙钛矿型发光二极管的外量子效率（EQE）达到9.0%，发射峰值为528 nm，是具有相同器件结构的三维钙钛矿型发光二极管的6倍以上，代表了无空穴传输层钙钛矿型发光二极管的创纪录EQE。相关论文以题目为“Multiple-quantum-well perovskite for hole-transport-layer-freelight-emitting diodes”发表在Chinese Chemical Letters期刊上。
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1001841721004848
典型地，钙钛矿型LED由位于电子传输层（ETL）和空穴传输层（HTL）之间的发射活性层组成，其起到传输电子/空穴传输和阻断相反载流子的作用。为了实现良好的载流子注入和复合，这种器件结构对传输层的设计提出了很高的要求。这些设备通常采用多传输层结构，因此通常包括界面修饰层。此外，由于钙钛矿的结晶很容易受到底层的影响，这使得钙钛矿型LED的制备变得更加复杂。近年来，人们提出了用绝缘体代替空穴传输层的方法来简化钙钛矿型LED的结构。Shi等人用超薄LiF薄膜代替传统的PEDOT:PSS/PVK层，通过隧道效应诱导电荷注入，抑制界面电荷猝灭。类似地，引入氧化镁来制造无空穴注入层的钙钛矿型发光二极管。然而，这些设备仍然需要额外的绝缘层。
作者提出了一种基于准二维层状钙钛矿的无空穴传输层LED的新方法。准二维钙钛矿能自然形成以有机层为势垒和无机层的多量子阱结构。通常，它由MQW层状钙钛矿组成，它们具有不同的带隙，这些带隙由每个量子阱（QW）中Pbx4的数量决定。改变前驱体组成和沉积过程等，可以简单地控制MQW结构。作者发现，带隙大的量子阱可以在ITO阳极附近组装，作为电子阻挡层，阻碍器件中的漏电流，从而导致高效的钙钛矿LED。（文：爱新觉罗星）
图1.（a）钙钛矿LED器件结构示意图(b）电流密度和亮度与驱动电压的关系(c）EQE对电流密度的依赖性(d）EL光谱。
图2.（a）激发强度相关PLQE。（b）3D和（c）MQW钙钛矿薄膜的SEM图像。刻度条表示1μm。
图3.（a-c）入射角分别为0.15°、0.30°和0.50°的多量子阱钙钛矿薄膜的GIWAXS图像。（d）多量子阱钙钛矿薄膜结构示意图。
图4.多量子阱发光二极管的能级图。
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