Hochleistungsfähige Quasi-2D-Perowskit-Leuchtdioden durch Poly(vinylpyrrolidon)-Behandlung

Einführung

Perowskit-Leuchtdioden (PeLEDs) haben aufgrund ihrer hohen Photolumineszenz-Quantenausbeute (PLQY), einstellbarer Bandlücke, hoher Farbreinheit und hervorragenden Ladungstransporteigenschaften von Metallhalogenid-Perowskiten große Aufmerksamkeit für Anwendungen in der Elektrolumineszenz der nächsten Generation erregt [1,2 ,3,4,5,6,7,8,9,10]. In nur 5 Jahren wurde der Wirkungsgrad von PeLED von < 1 auf> 20% gesteigert [1, 4, 5]. Zunächst organisch-anorganische Hybridperowskite (OHIP), wie MAPbBr₃ , wurden in großem Umfang als emittierende Schicht bei der Herstellung von PeLEDs eingesetzt [2, 11,12,13]. Sie wurden jedoch nach und nach durch rein anorganische Perowskite wie CsPbBr₃ . ersetzt , da die chemische und thermische Stabilität von OHIP wegen der schwachen Bindungskraft zwischen ihren organischen Kationen und Metallanionen umstritten ist [14, 15].

Es ist zu beachten, dass bei reinem CsPbBr₃ als Emitter in PeLEDs verwendet wird, wird die Leistung oft durch den starken Leckstrom und die hohe strahlungsfreie Rekombination behindert, die durch eine geringe Oberflächenbedeckung und Korngrenzendefekte verursacht werden [16,17,18]. Außerdem führt eine kleine Exzitonen-Bindungsenergie von 3D-Perowskiten (Bulk) bei Raumtemperatur zu einem niedrigen PLQY bei niedriger Anregungsintensität, was für die Leistung der resultierenden PeLEDs ungünstig ist [19,20,21]. Daher sind Ruddlesden-Popper zweidimensionale (quasi-2D) Perowskite, allgemein bekannt als L ₂ (CsPbBr₃ )_{n -1} PbBr₄ mit Schichtstrukturen sind zu heißen Forschungsmaterialien in PeLEDs geworden, wobei L und n eine langkettige Alkyl- oder Phenylgruppe darstellen und die Zahl von PbBr₄ oktaedrische Schichten innerhalb eines Kristallits bzw. Das eingeführte L Aktionen können den Zwischenraum von [PbBr₆ . nicht füllen ] ⁴⁻ oktaedrisch wegen des großen Ionenradius, was zur Bildung eines geschichteten Perowskitfilms mit selbstorganisierender Mehrfachquantentopf-(MQWs)-Struktur durch Spincoating führt, der eine Mischung aus geschichteten Perowskiten mit unterschiedlichen n . ist Zahlen und unterschiedliche Bandlücken [22]. Beispielsweise wurden organische Ammoniumsalze wie Phenethylammoniumbromid (PEABr) [23, 24], Butylammoniumbromid (BABr) [25, 26], Phenylbutylammoniumbromid (PBABr) [27] und Propylammoniumbromid (PABr) [28] eingebaut mit CsPbBr₃ Quasi-2D-Perowskite zu bilden. Ng et al. setzten PEABr als langkettige Gruppe ein und kooperierten mit CsPbBr₃ bei der Herstellung von Quasi-2D-PeLEDs. Die Stromeffizienz (CE) wurde auf 6,16 cd A ⁻¹ . verbessert seit dem effizienten Energietrichter und der morphologischen Kontrolle [24]. Wanget al. demonstrierte hochleistungsfähige Quasi-2D-PeLEDs-basierte BA₂ (CsPbBr3)_{n -1} PbBr₄ . Die maximale Leuchtdichte von PeLEDs wird von 191 auf 33.533 cd m ⁻² . drastisch erhöht durch Polymerdotierung und Lösungsmittelbehandlung im Vergleich zu den 3D-CsPbBr3-Geräten [25]. Chenet al. berichteten über einen qualitativ hochwertigen Quasi-2D-Perowskitfilm aus PA₂ (CsPbBr3)_{n -1} PbBr₄ mit sehr dichter, glatter Morphologie und einem hohen PLQY, die als emittierende Schicht bei der Herstellung von blauen PeLEDs mit einer maximalen externen Quanteneffizienz (EQE) von 3,6 % verwendet wird [28]. Aufgrund der effizienten Energieführung von Domänen mit größerer Bandlücke (2D) zu Strahlungsdomänen mit der niedrigsten Bandlücke (3D) in Quasi-2D-Perowskiten können diese Materialien die Strahlungsrekombination sowie höhere PLQYs fördern [20]. Dies ist vorteilhaft, um Hochleistungs-PeLEDs zu erhalten. Unterdessen können die großen organischen sperrigen Kationen die Bildung kompakter Perowskitfilme erleichtern. Daher weist der Quasi-2D-Perowskitfilm aufgrund des Einschlusses großer organischer Kationen eine hohe Bedeckung und geringe Rauheit auf [29].

Daher wurde in unserer vorherigen Arbeit ein langkettiges Ammoniumkation (Phenylpropylammonium (PPA)) eingeführt, das die Bildung von PPA₂ . ermöglicht (CsPbBr₃ )₂ PbBr₄ für Quasi-2D-PeLEDs durch Anpassung des Cs-Verhältnisses [30]. Da es jedoch viele Pinholes in Perowskitfilmen gibt, die ernsthafte Leckströme verursachen, muss die Leistung von Quasi-2D-PeLEDs, über die wir berichtet haben, noch weiter verbessert werden, um die tatsächliche Anwendung zu erfüllen. Außerdem tritt dieses Pinhole-Phänomen nicht nur in unserem vorherigen Bericht auf, sondern auch in anderen Berichten über quasi-2D-Perowskit-basiertes CsPbBr₃ [24, 31]. Es ist notwendig, ein Verfahren zu finden, um das Pinhole-Problem bei der Herstellung von Perowskitfilmen zu lösen, um die Geräteleistung zu verbessern.

In dieser Studie wurde erstmals ein weit verbreitetes Polymer, Poly(vinylpyrrolidon) (PVP) [32], mit mäßiger elektrischer Leitfähigkeit und ausgezeichneten Filmbildungseigenschaften als Additiv zur Kontrolle der Morphologie von Quasi-2D-CsPbBr_{3 . eingeführt} Perowskitfilme zur Herstellung der PeLEDs mit hoher Leuchtdichte und CE. Durch Anwenden eines geeigneten Verhältnisses kann PVP die Kompaktheit von Perowskitfilmen verbessern, während die kleinere Korngröße sichergestellt wird, Korngrenzendefekte reduziert und die Pinholes unterdrückt werden. Daher werden glatte und nadelstichfreie Quasi-2D-Perowskitfilme mit unterdrücktem Leckstrom und nicht strahlenden Rekombinationsverlusten demonstriert, was die Leuchtdichte und Effizienz von PeLEDs stark verbessert. Die beste PeLED liefert eine maximale Leuchtdichte und CE von 10.700 cd m ⁻² und 11,68 cd A ⁻¹ , jeweils drei- bzw. zehnmal höher als die des unberührten Geräts (ohne PVP).

Methoden

PbBr₂ (99,999%), CsBr (99,999%), Poly(vinylpyrrolidon) (PVP) und LiF wurden von Sigma-Aldrich bezogen. Dimethylsulfoxid (DMSO) wurde von Alfa Aesar bezogen. Poly(3,4-ethylendioxythiophen):Poly(styrol-sulfonat) (PEDOT:PSS) (AI4083, Heraeus), 1,3,5-tris(2-N -Phenylbenzimidazolyl)benzol (TPBi) und PPABr wurden von Xi’an Polymer Light Technology Corp. bezogen. Alle Materialien wurden ohne weitere Reinigung erhalten.

Die Quasi-2D-PeLEDs wurden mit der Struktur von Indium-Zinn-Oxid (ITO)/PEDOT:PSS/quasi-2D-Perowskit mit oder ohne PVP/TPBi/LiF/Al hergestellt, wie in Abb. 1 gezeigt. Die ITO-Substrate wurden in an . gereinigt Ultraschallbad mit Reinigungswasser, Aceton, entionisiertem Wasser und Isopropylalkohol nacheinander. Vor der Verwendung wurden die Substrate nach dem Trocknen in einem Ofen 15 min lang mit ultraviolettem Ozon behandelt. Zur Herstellung der Perowskit-Vorstufe wurde PVP in DMSO mit unterschiedlichen Konzentrationen von 0 µg/ml, 2 µg/ml, 3 µg/ml und 4 µg/ml gelöst. Alle Lösungen wurden mit 600 Upm bei 60 °C für 6 Stunden gerührt. Dann wurden Perowskit-Vorläuferlösungen durch Auflösen von 31,9 mg PPABr, 21,2 mg CsBr und 55,5 mg PbBr₂ . hergestellt in 1 µl über PVP-DMSO-Lösung mit unterschiedlichen Konzentrationen von 0 µmg/ml, 2 µmg/ml, 3 µmg/ml bzw. 4 µmg/ml. Dann wurde die gesamte Perowskitlösung mit 400 U/min bei 60 °C 12 Stunden lang gerührt. PEDOT:PSS wurde auf die ITO-Substrate bei 3000 /min für 60   schleuderbeschichtet, um eine Schicht mit einer Dicke von ~   40 nm herzustellen. Nach dem Tempern bei 140 °C für 20 Minuten an Luft wurden die Substrate in die mit Stickstoff gefüllte Glovebox zur Vorbereitung der Perowskitschicht überführt. Die Perowskitfilme wurden auf den Substraten durch Schleuderbeschichtung der Vorläuferlösungen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen von PVP bei 3000 U/min für 120 Sekunden und Tempern bei 100 für 15 Minuten abgeschieden. Als nächstes wurde ein 40 nm dickes TPBi aufgedampft, um den Perowskitfilm zu bedecken, gefolgt von der Abscheidung von LiF (1 nm) und Al (100 nm) durch thermische Abscheidung im Hochvakuum. Die Überlappung zwischen ITO- und Al-Elektroden betrug 0,1 cm ² . , das ist der aktive Emissionsbereich der Geräte.

Gerätearchitektur von Quasi-2D-PeLEDs und die chemische Struktur der emittierenden Schicht

Alle PeLED-Messungen wurden bei Raumtemperatur in einer stickstoffgefüllten Glovebox durchgeführt. Die Stromdichte-Spannungs-Luminanz-(J-V-L)-Eigenschaften wurden über zwei computergesteuerte Keithley 2400 Digital Source Meter, gekoppelt mit einer kalibrierten Si-Photodiode, erfasst. Die Morphologien von Perowskit wurden durch Rasterelektronenmikroskopie (REM, ZEISS GeminiSEM 300) und Rasterkraftmikroskop (AFM, AFM 5500, Agilent, Tapping Mode) charakterisiert. Die Röntgenbeugungsmessungen (XRD X’Pert PRO, PANalytical) wurden basierend auf ITO/PEDOT:PSS/quasi-2D-Perowskit mit einer auf 30 kV und 20 mA eingestellten Cu-Kα-Strahlungsquelle übernommen. Absorptionsspektren von Perowskitfilmen auf Quarzgläsern wurden unter Verwendung eines Cary 5000 UV-Vis-NIR-Systems (Agilent) gemessen. Die stationären Photolumineszenzspektren (PL) wurden mit einem Fluoreszenzspektrophotometer (F7000, HiTACHI) mit einer 400-W-Xenonlampe als Anregungsquelle und einer Anregungswellenlänge von 350 nm gemessen. Zeitaufgelöste PL (TRPL)-Messungen wurden unter Verwendung eines Fluoreszenz-Spektrophotometers in Verbindung mit einem zeitkorrelierten Einzelphotonen-Zählsystem (TCSPC) durchgeführt.

Ergebnis und Diskussionen

Die Wirkung der PVP-Behandlung auf die Morphologie und Kristallisation von Quasi-2D-Perowskit wird zuerst durch SEM- und AFM-Messungen untersucht, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt. 2 und 3. Alle Quasi-2D-Perowskitproben zeigen eine vollständige Abdeckung. Wie wir jedoch aus Abb. 2a und Abb. 3a sehen können, gibt es in reinem PPA eine Menge Pinholes₂ (CsPbBr₃ )₂ PbBr₄ Film mit relativ großen Körnern (≈ 30 nm), die einen starken Kriechstrom verursachen und dann die Geräteleistung einschränken können. Nach früheren Berichten kann die Qualität von Perowskitfilmen durch den Einbau von Polymeren verbessert werden [10, 30]. Tatsächlich wurde gemäß Abb. 2b–d die Morphologie von Perowskit durch die Zugabe von PVP stark verbessert und weist eine kompakte Morphologie mit wenigen Pinholes auf. In Abb. 2b ist ersichtlich, dass das 2-mg/ml-PVP-Additiv das Wachstum kleiner Körner und eine kompakte Morphologie mit wenigen Pinholes ermöglicht. Mit zunehmender PVP-Konzentration wird ein nadelstichfreier Perowskitfilm gebildet, wie in Abb. 2c, d mit kleinen Körnern (< 10 nm) gezeigt. Außerdem ist der RMS des reinen PPA₂ (CsPbBr₃ )₂ PbBr₄ Film hat eine Größe von 1,44 nm, was nach dem Einbringen von PVP (2 mg/ml) stark auf 0,76 nm abnimmt, wie in Fig. 3a, b gezeigt. Bei Erhöhung der PVP-Konzentration auf 3 µg/ml ändert sich die Rauheit kaum. Wenn die Konzentration von PVP jedoch auf 4 mg/ml erhöht wird, wird die Oberfläche wieder rauh, wie in Fig. 3d gezeigt, was durch die Aggregation von PVP verursacht werden kann. Es ist ungünstig für die Ladungsträgerinjektion von der Elektronentransportschicht (ETL) zur Perowskitschicht. Daher erhöhen wir die Konzentration von PVP nicht weiter. Die Ergebnisse zeigen, dass die richtige Zugabe von PVP für die Bildung eines dichten, glatten und nadelstichfreien Perowskitfilms mit einheitlicher Korngröße von Vorteil ist.

REM-Aufnahmen von Perowskitfilmen mit a reines PPA₂ (CsPbBr₃ )₂ PbBr₄ und PVP-behandelter Perowskit mit einer Konzentration von b 2 mg/ml, c 3 mg/ml und d 4 mg/ml

AFM-Topographien entsprechender Perowskitfilme mit a reines PPA₂ (CsPbBr₃ )₂ PbBr₄ und PVP-behandelter Perowskit mit einer Konzentration von b 2 mg/ml, c 3 mg/ml und d 4 mg/ml

Die UV-sichtbaren Absorptionsspektren des Quasi-2D-Perowskitfilms wurden wie in Abb. 4a gezeigt gesammelt, um die Existenz von niederdimensionalen Phasen zu bestätigen. Der Quasi-2D-Perowskitfilm ohne PVP als Additiv hat schwache Exzitonen-Absorptionspeaks bei 438 nm und 458 nm, entsprechend n = 2 und n = 3-Phasen-Perowskit [31]. Wenn jedoch PVP eingeführt wird, werden beide Exzitonen-Absorptionspeaks schwächer. Dies bedeutet, dass die Einbeziehung von PVP das Wachstum kleiner n . verringern könnte Wert Perowskitphase im Perowskitfilm, anstatt das große n . zu fördern Wert Perowskitphase. Um den Einfluss des Einbaus verschiedener PVP-Konzentrationen auf die Kristallstruktur von Quasi-2D-Perowskiten zu untersuchen, wurde XRD wie in Abb. 4b gezeigt durchgeführt. Alle Perowskitfilme haben Beugungspeaks von 15,2° und 30,4°, entsprechend den Beugungspeaks von (100) bzw. (200). Diese Beobachtungen stimmen mit der kubischen Perowskit-Kristallstruktur überein, die mit früheren Berichten übereinstimmt [33]. Außerdem wird mit der allmählichen Zunahme der PVP-Konzentration die Halbwertsbreite des Beugungspeaks entsprechend der (200)-Kristallebene größer. Dies zeigt an, dass das Wachstum von Perowskitkristallen mit zunehmender PVP-Menge allmählich gehemmt wird, was mit der obigen SEM-Charakterisierung übereinstimmt.

a UV-Vis-Absorption von Quasi-2D-Perowskitfilmen. b XRD-Muster von Quasi-2D-Perowskitfilmen

Die Photolumineszenz(PL)-Spektren von Quasi-2D-Perowskitfilmen mit unterschiedlichen PVP-Zusammensetzungen sind in Abb. 5a zusammen mit einer Fotografie der Quasi-2D-Perowskitfilme, die hellgrünes Licht bei einer Anregungswellenlänge von 365  emittieren, als Einschub gezeigt. Außerdem wurde der PL-Emissionspeak von 517 nm für reines PPA₂ . allmählich blau verschoben (CsPbBr₃ )₂ PbBr₄ dünner Film auf 512 nm, was mit den Berichten übereinstimmt, dass polykristalline Filme mit kleiner Korngröße einen blauverschobenen PL-Peak im Vergleich zu polykristallinen Filmen mit großen Körnern aufweisen [34]. Der Perowskitfilm mit der PVP-Konzentration von 3 mg/mL zeigt unterdessen die höchste PL-Intensität unter den gleichen Anregungsbedingungen, was auch im Nebenfoto nachgewiesen werden kann. Um die Wirkung der PVP-Konzentration auf die Exzitoneneigenschaften von Perowskitfilmen zu verstehen, haben wir die TRPL von Perowskitfilmen gemessen, wie in Abb. 5b gezeigt, die dem biexponentiellen Ausdruck (1) gut entsprechen [35]:

in dem ich repräsentiert die normalisierte PL-Intensität, A ₁ und A ₂ stehen für den Anteil der Komponenten und τ ₁ und τ ₂ repräsentieren die jeweilige Exzitonenlebensdauer für verschiedene Trägerkinetikprozesse. Die durchschnittliche Lebensdauer (τ _Durchschn. ) wird im folgenden Ausdruck (2) berechnet:

a PL-Spektren von Quasi-2D-Perowskitfilmen mit unterschiedlichen PVP-Konzentrationen; der Einschub zeigt das Bild von Quasi-2D-Perowskitfilmen unter einer ultravioletten Lampe mit 365 nm Wellenlänge. b Zeitaufgelöste Photolumineszenzlebensdauer von Quasi-2D-Perowskitfilmen mit unterschiedlichen PVP-Konzentrationen

Die PL-Lebensdauer des Quasi-2D-Perowskits wird als die Summe aus schnell zerfallenden und langsam zerfallenden Komponenten betrachtet, die durch eine kurze Lebensdauer gekennzeichnet ist τ ₁ und auf Lebenszeit τ ₂ . Die angepassten Werte sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die durchschnittliche Zeit für reines PPA₂ (CsPbBr₃ )_{n -1} PbBr₄ ist klein (7,5 ns), was durch die Einführung von PVP als Additiv deutlich verbessert wird. Und mit zunehmender PVP-Konzentration in der Vorläuferlösung steigt die τ _Durchschn. von 3 mg/ml PVP-basiertem Perowskitfilm zeigt die größte durchschnittliche Lebensdauer von 19,88  ns, was darauf hindeutet, dass die Defektzustandsdichte verringert ist. Wenn ein Überschuss an PVP von 4 mg/ml eingeführt wird, verringert sich die durchschnittliche Lebensdauer des Perowskitfilms, was auf den entstehenden Defektzustand zurückzuführen sein kann, der durch den rauen Perowskitfilm verursacht wird, wie in Fig. 3d gezeigt. Aus der obigen Analyse können wir den Schluss ziehen, dass das richtige PVP in Perowskit die Fallendichte durch passive Korngrenzen verringern kann, was für die Leistung von PeLEDs günstig ist [31].

Um die Verfügbarkeit des PVP-Einbaus in Quasi-2D-PeLED zu untersuchen, sind die PeLEDs mit unterschiedlichen Volumenverhältnissen von PVP mit derselben Gerätearchitektur in Abb. 1 dargestellt. Die Luminanz-Spannungs-(LV)- und Stromdichte-Spannungs-(JV)-Kurven von quasi-2D-PeLEDs mit unterschiedlichen Konzentrationen von PVP und entsprechenden CE-Kurven sind jeweils in Abb. 6a–c gezeigt. Die Leistung von Quasi-2D-PeLEDs ohne und mit PVP ist in Tabelle 2 zusammengefasst.

a Leuchtdichte versus Spannung (L-V), b Stromdichte-Spannungs-Kurven (J-V) und c Stromeffizienz versus Stromdichte (CE-J) charakteristische Kurven von Quasi-2D-PeLEDs basierend auf verschiedenen PVP-Konzentrationen. d Normalisierte EL-Spektren von Quasi-2D-PeLEDs basierend auf verschiedenen PVP-Konzentrationen. Helle EL-Fotografie von Quasi-2D-PeLED mit 3 mg/mL PVP wird im Einschub gezeigt

Die PeLEDs mit reinem PPA₂ (CsPbBr₃ )₂ PbBr₄ haben eine maximale Leuchtdichte von 2920 cd m ⁻² , während der CE auf 1,38 cd A ⁻¹ . begrenzt ist . Der Grund für diese schlechte Leistung kann in der schlechten Filmmorphologie mit einer Reihe von Pinholes und Korngrenzendefekten liegen. Wie in Fig. 6b gezeigt, reduziert die Zugabe von PVP den Leckstrom bei niedrigen Spannungen erheblich, was zeigt, dass die Nebenschlusspfade im Perowskitfilm unterdrückt werden. Das Ergebnis stimmt gut mit der morphologischen Charakterisierung überein. Die PeLED mit 2 mg/ml PVP zeigt die verbesserte Spitzenhelligkeit von 6870 cd m ⁻² , mit einem CE von 10,83 cd A ⁻¹ wie in Abb. 6a, c gezeigt. Wenn die PVP-Konzentration erhöht wird, wurden die maximale Luminanz und CE weiter verbessert, von denen das Gerät mit einem PVP von 3 mg/ml eine Spitzenluminanz von 10.720 cd m ⁻² . aufweist , was eine fast fünffache Verbesserung im Vergleich zu dem Gerät ohne PVP als Additiv darstellt, und CE auf 11,68 cd A ⁻¹ . erhöht . Außerdem werden die Elektrolumineszenz(EL)-Eigenschaften der Quasi-2D-PeLEDs in Abb. 6d getestet. Die EL-Peaks des PeLED-Einbaus mit unterschiedlichen Konzentrationen von PVP zeigen denselben Trend wie die PL-Peaks der entsprechenden Filme. Mit der Erhöhung des PVP-Einbauverhältnisses verschieben sich die EL-Peaks blau von 522 auf 516, 513 und 512 nm. Aus diesem Phänomen kann geschlossen werden, dass PVP das Wachstum von Perowskitkörnern einschränkt, was zu einer Verringerung der Korngröße und einer Blauverschiebung des EL-Peaks führt.

Um die Wiederholbarkeit unserer Geräte zu testen, haben wir zwei Gruppen ohne PVP und mit 2 mg/ml PVP-Behandlung eingerichtet. Jede Gruppe von 48 Geräten wurde unter Verwendung des gleichen Herstellungsprozesses hergestellt. Die Luminanz- und CE-Histogramme von PeLEDs mit Gauß-Anpassung sind in Abb. 7 dargestellt. Die maximale Luminanz und CE von Quasi-2D-PeLEDs ohne PVP (50 %) überschreiten 2200 cd m ⁻² und 1,1 cd A ⁻¹ , wie in Abb. 7a, c gezeigt. Die meisten der hergestellten PVP-basierten Quasi-2D-PeLEDs (60%) liefern jedoch eine maximale Leuchtdichte und einen CE von über 9000 cd m ⁻² und 10 cd A ⁻¹ , wie in Abb. 7b, d. gezeigt. Diese Ergebnisse bestätigen, dass das PVP-Additiv die Leistung der Quasi-PeLEDs noch einmal verbessern kann, was auch bewies, dass PVP-basierte Quasi-2D-PeLEDs eine bessere Reproduzierbarkeit als Steuergeräte aufweisen.

Leistungsverteilung der Quasi-2D-PeLEDs. Maximale Leuchtdichte von Quasi-2D-PeLED a ohne PVP als Zusatz und b mit jeweils 3 mg/ml PVP. Maximaler CE von Quasi-2D-PeLED c ohne PVP als Zusatz und d mit jeweils 3 mg/ml PVP

Schlussfolgerungen

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass leistungsstarke Quasi-2D-PeLEDs mit einem CE von bis zu 11,68 cd A ⁻¹ . demonstriert wurden über ein polymeres Additiv von PVP. Das Ergebnis zeigte, dass das PVP-Additiv die Bildung kompakter, glatter und pinhole-freier Perowskitfilme mit kleiner Korngröße ermöglicht. Der Leckstrom und die nicht-strahlende Rekombination wurden durch die PVP-Behandlung signifikant unterdrückt. Verglichen mit der schlechten Leistung von Steuergeräten (ohne PVP) wurde daher bei Quasi-2D-PeLEDs mit PVP eine erhebliche Steigerung sowohl der Helligkeit als auch der Effizienz erreicht, von denen das beste Gerät einen CE von 11,68 cd A ^{− . liefert 1} und maximale Leuchtdichte von 10.700 cd m ⁻² . Dieses Verfahren kann einen Leitfaden für die Morphologiekontrolle von Quasi-2D-Perowskitfilmen liefern und somit die Leistung optoelektronischer Perowskitbauelemente weiter verbessern.

Verfügbarkeit von Daten und Materialien

Alle Daten sind uneingeschränkt verfügbar.

Abkürzungen

AFM:

Rasterkraftmikroskop

Al:

Aluminium

BABr:

Butylammoniumbromid

CE:

Stromeffizienz

CsBr:

Cäsiumbromid

DMSO:

Dimethylsulfoxid

EL:

Elektrolumineszenz

EQE:

Externe Quanteneffizienz

ITO:

Indium-Zinn-Oxid

J-V:

Stromdichte-Spannung

LiF:

Lithiumfluorid

L-V:

Leuchtdichte-Spannung

OHIP:

Organisch-anorganische Hybridperowskite

PABr:

Propylammoniumbromid

PBABr:

Phenylbutylammoniumbromid

PbBr₂ :

Bleibromid

PEABr:

Phenethylammoniumbromid

PEDOT:PSS:

Poly(3,4-ethylendioxythiophen):Poly(styrol-sulfonat)

PeLEDs:

Perowskit-Leuchtdioden

PL:

Photolumineszenz

PLQY:

Photolumineszenz-Quantenausbeute

PPA:

Phenylpropylammonium

PVP:

Poly(vinylpyrrolidon)

quasi-2D:

Ruddlesden-Popper zweidimensional

SEM:

Rasterelektronenmikroskop

XRD:

Röntgenbeugung