鑽石舞台

創新點：團隊將5-氨基戊酸（5AVA）分子引入到准二維綠光鈣鈦礦薄膜中。5AVA分子中羧基，氨基與鈣鈦礦低維相有強烈的相互作用，這些相互作用一方面能減少小n值低維相的含量，加速能量轉移過程；同時還能鈍化晶界缺陷，提高載流子壽命。最終最高器件效率達到19.3%，最高亮度為11782.22 cd m-2。

關鍵詞：Advanced Optical Materials，准二維鈣鈦礦，綠光發光二極管，低維相調控，缺陷鈍化

准二維(quasi-2D)鈣鈦礦發光二極管(PeLED)因其獨特的量子限域效應和優異的光熱穩定性而被認為是電致發光領域最有潛力的候選器件之一。准二維鈣鈦礦薄膜製備過程，往往需要加入一定量的有機大陽離子，這些大陽離子的引入能減少鈣鈦礦晶粒尺寸，極大的改善薄膜的表面形貌，同時提高量子熒光產率以及載流子壽命。然而，加入有機大陽離子也會導致低維相形成難以預測，過多的低維相存在會造成電荷的積累，使得電荷傳輸受阻，參與輻射複合的載流子密度下降；另一方面，晶粒尺寸的下降也會造成晶界缺陷的增多，非輻射複合比率增加。如果能有效解決這兩方面的問題，就能進一步提升准二維鈣鈦礦器件的性能。

武漢大學物理科學與技術學院方國家課題組針對上述問題提出了一些解決方案：通過引入氨基酸有機分子，利用氨基，羧基與鈣鈦礦低維相的相互作用，優化了低維相的組成；同時載流子壽命提高，缺陷密度減少，器件性能得到了顯著提高。相關結果發表在Advanced Optical Materials上。

在前驅溶液中，5AVA分子的羧酸會自發的解離出氫離子並與氨基結合，得到鹼性的羧酸根基團和酸性的氨基基團，它們可分別與Pb2+離子形成配位鍵，與鹵素離子形成氫鍵。這些相互作用在低維相的形成過程中起着至關重要的作用，能顯著抑制了n=1和n=2低維相的形成，使得鈣鈦礦低維相分布更加集中，這有利於電荷轉移過程，提高輻射複合載流子密度。除此之外，羧酸根離子上的O原子具有富電子特性，與不飽和鉛離子結合，能有效鈍化鹵素空位缺陷，減少非輻射複合比率。引入5AVA有機分子，准二維鈣鈦礦薄膜的量子熒光產率得到了進一步提高，載流子壽命顯著增大。同時鈣鈦礦LED器件效率從13.9%提高到19.3%，最大亮度為11782.22cd m-2，電流效率達到61.8cd A-1。同時我們製備了大面積鈣鈦礦器件（器件有效面積為0.9 cm2），得到大面積器件效率為9.78%，最大亮度為6157.6 cd m-2。