表面等离子体增强同轴核壳结构钙钛矿量子点LED

近两年,金属卤化物钙钛矿材料在发光领域的潜在应用开始引起人们的广泛关注,目前已有许多关于钙钛矿可见光LED的研究报道。全无机铯铅卤钙钛矿量子点具有荧光量子产率高、发射谱线窄以及全可视光光谱发射等优异的光学性能,在照明和高性能显示等领域具有广阔的应用前景。但是,就实际应用而言,已报道的钙钛矿量子点LED在器件性能上和传统的OLED和QLED相比还有很大的差距,尤其是在器件的外量子效率和寿命(工作稳定性)方面。

目前,已报道的钙钛矿量子点LED均是基于多层平面结构。郑州大学材料物理教育部重点实验室的史志锋等人通过对器件结构进行优化,在钙钛矿量子点LED中首次引入表面等离子体和同轴核壳结构理念对器件的发光效率和工作稳定性进行改善。(1)金属局域表面等离子体具有高的空间局域特性和强的局域增强特性,被认为是提高器件发光效率的有效手段之一。利用CsPbBr3量子点中激子和Au表面等离子体之间的共振耦合作用,器件的发光强度提升了55%,外量子效率提升至4.626%。通过稳态和瞬态光谱测试并结合FDTD模拟,作者将器件性能改善的原因归结为器件内量子效率和光提取效率的提升。(2)由于同轴核壳结构对CsPbBr3量子点的保护以及无机载流子注入层本身的结构稳定性,未封装的器件可在直流驱动下连续工作60小时以上,且在空气环境下放置30天后仍可稳定工作。该工作可为新型钙钛矿量子点LED的结构设计与性能提升研究提供参考和借鉴,有助于推动其产业化进程。

相关工作以Inside Back Cover的形式发表在Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.201707031)上。

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