关注蓝色发光二极管中的过氧化物发光体

a, 金属卤化物透辉石的结构式为 ABX3，其中 A 表示单价阳离子，B 表示金属阳离子，X 通常表示卤化物阴离子。b, 在专用装置中拟议的理想透辉石蓝色 NPL，以及在温和条件下从预改性基底上的液态中间体受控生长的透辉石 NPL。请注意，配体预计位于器件中两个电荷注入层之间的界面处。通讯作者：杨晓宇、马力、于茂涛、陈浩鑫、季永强、胡安、钟启轩、贾晓晗、王艳菊、张玉卓、朱锐、王新强和吕长军

近年来，基于包晶体材料的 LED 取得了长足的进步。包晶材料具有生产工艺简单、色域宽、色纯度高和成本低等优点，促进了高效红色和绿色 PeLED 器件的发展，目前其效率已超过 25%。因此，PeLED 已成为最有前途的下一代显示技术之一。

然而，这种新型显示技术的成功实现有赖于红、绿、蓝（RGB）LED 达到所需的性能标准。然而，与红色和绿色 PeLED（R 和 G）相比，蓝色 PeLED（B）的进展缓慢。满足显示要求的蓝色 PeLED 设备的效率仍然只有 10%，远远低于红色和绿色 PeLED 设备。此外，蓝色 PeLED 器件的稳定性不足，阻碍了新型 PeLED 技术在显示行业的实际应用。

在发表于《Light： 科学与应用》（Light: Science & Applications）上发表的一篇新论文中，由中国利亚德光电股份有限公司、北京大学物理学院的杨晓宇博士、王新强教授和卢长军先生领衔的科学家团队及其合作者全面总结了实现蓝色包晶的三大技术路线（成分工程、尺寸控制、尺寸约束）以及蓝色 PeLED 的最新进展。

通过在具有 ABX3 晶体结构的过氧化物上采用成分工程学，可以对元素或分子成分以及 A、B 和 X 位点的比例进行微调。这种调整通过操纵带状结构中的价带和导带，有效拓宽了带隙，从而实现了蓝色发射。

通过用较大的长链阳离子取代 A 位上的小阳离子，可以获得过氧化物晶石的准二维、二维和一维晶体结构。利用量子限域效应，可有效拓宽透辉石材料的带隙。此外，在具有混合 n 值的低维包晶石发光层中还会产生能量级联现象。因此，控制低维包晶石中 n 值的分布和含量至关重要。

将透辉石材料还原到纳米尺度（即透辉石纳米晶体）是实现蓝光发射的另一种可行方法。合成纳米晶体所需的表面配体是影响其尺寸、产量和质量的关键因素。因此，开发和优化适应性强的表面配体是实现蓝光发射和提高器件效率的重要技术方向。

"基于对蓝色包晶和相关 PeLED 器件的了解，我们提出了未来理想的蓝色包晶活性层结构、蓝色 PeLED 器件配置和加工方法。我们认为，通过基片上合成法原位生长低维包晶石纳米片结构，可以提高载流子辐射重组概率，增加空穴注入面积，实现蓝色PeLED器件效率的突破。"杨晓宇说。

"在显示应用方面，在~465 nm波长具有纯蓝发射的蓝色PeLED器件仍然远远落后于绿色和红色器件，而高质量的过氧化物蓝色发光体被认为是需要在此方面付出更多努力的首要部分。我们相信，这项工作将为蓝色包晶发光体的未来发展提供详细的指导，并为整个 LED 界的全包晶显示屏候选者提供灵感，"科学家们说。

参考资料

Xiaoyu Yang et al, Focus on perovskite emitters in blue light-emitting diodes, Light: Science & Applications (2023). DOI: 10.1038/s41377-023-01206-2