有机/无机杂化钙钛矿发光材料与器件

In recent years, organic/inorganic hybrid perovskite materials have caused much research attention in optoelectronic field because of its unique optical properties, and perovskite solar cells have been one of the most attractive hotspot in the area of photovoltaics. Due to their narrow emissive spectra, color-tunable property, abundant raw materials and ease of solution processing, organic/inorganic hybrid perovskite materials have great application potentials in fabrication of cost-effective high-performance electroluminescent devices. In this study, we aim at systematically investigating the synthesis and characterization of novel perovskite and carrier transport materials, architecture of film forming and device fabrication, device structure and the internal physical mechanism. Finally, multi-color stable and high-performance organic/inorganic perovskite light-emitting devices are to be achieved via low-cost solution processing.

近些年，有机／无机杂化钙钛矿材料由于其独特的光电特性受到研究者们的广泛关注，钙钛矿太阳能电池领域的研究进展尤其令人瞩目。由于该类别材料具有较窄的发射光谱，从可见光区到红外可调的发光颜色，良好的溶液加工特性以及广泛廉价的原料来源，使得有机／无机杂化钙钛矿材料在电致发光器件中具有良好的应用前景，国内外在这个领域的研究刚刚起步。本项目将致力于从材料合成与表征、器件制备及工艺优化、器件结构与物理机制分析等角度系统地对有机／无机杂化钙钛矿发光材料与器件进行研究，通过溶液加工的方法，实现低成本加工的多光色、稳定的高效钙钛矿电致发光器件。

由于钙钛矿材料具有较窄的发射光谱，从可见光区到近红外可调的发光颜色，良好的溶液加工特性，广泛廉价的原料来源等优势，使其在电致发光器件中具有良好的应用前景。本项目通过引入聚合物分子，成功实现了对钙钛矿材料晶体尺寸、介电性能与形貌的调控，并实现了从蓝光到深红光范围的发射，我们的研究提供了一种有效调节钙钛矿结构和光电子学性质的方法。提出了一种合成钙钛矿量子点材料的新方法：FABr修饰的混合阳离子热注入法（FMMHI）。用FMMHI方法合成的钙钛矿量子点材料具有如下优点：1. 量子点材料平均粒径小，尺寸分布窄，具有强量子限域效应和大的激子束缚能；2. 成膜性好，表面粗糙度低；3. 可以同时获得高光致发光和电致发光效率。FMMHI方法为同时实现在蓝光区域的高效光致发光和电致发光提供了一条有效途径。提出了一种使用共中间层配体来实现高效准二维钙钛矿电致发光器件的新方法。此方法避免了制备发光层中使用反溶剂的问题，使用反溶剂方法虽然可以获得高的器件效率，但是这种方法难以控制且不适宜未来的大规模商业化生产；相比于单中间层配体工程，此方法在调控薄膜形貌、导电性、激子束缚能、缺陷钝化等方面具有更大的灵活性。在制备发光器件时采用一步旋涂法，不需要额外的处理工艺，方法简单可控，重现性好。共中间层配体工程为一步法实现高效准二维钙钛矿发光器件提供了一条新的思路。. 项目执行期间共发表标注论文44篇，其中影响因子大于10的论文15篇，影响因子大于3的论文41篇；申请中国发明专利 4项。