近年来,金属卤化物材料凭借其优异的光电性能,已成为新一代光电子器件(如太阳能电池和发光二极管)研究的热点。其中,铅基卤化物材料在器件性能方面表现尤为突出,但其潜在的重金属毒性严重制约了未来的实际应用与产业化发展。相比之下,锑基卤化物材料具有环境友好、化学稳定性好以及优异发光效率等优势,被认为是替代铅基体系的理想候选材料之一。然而,锑基卤化物材料本征导电性较低,载流子注入与传输效率受限,导致其在电驱动LED器件中的性能仍然较差。因此,如何有效提升载流子注入与复合效率,成为制约锑基卤化物LED器件性能提升的关键科学与技术挑战。
针对上述问题,袁方龙教授课题组提出了一种“电子/空穴双主体-客体”发光层设计策略(图1)。该策略将具有近100%光致发光量子产率的零维锑基卤化物发光单元,嵌入同时具备优异电子与空穴传输能力的双主体框架之中,显著提升了载流子的注入与迁移效率。与此同时,该结构有效优化了载流子复合平衡,改善了发光层薄膜的形貌与均匀性,从而实现了高性能锑基卤化物LED器件。该研究为构筑高效率、环境友好型非铅金属卤化物LED器件提供了新的材料设计思路和器件构筑策略。

图1 电子/空穴双主体策略构筑高性能锑基卤化物LED器件
该工作近期在Science Advances期刊上发表(//doi.org/10.1126/sciadv.adz5689)。论文第一作者为2024级本科直博生李金洋,通讯作者为袁方龙教授。感谢基金委、北京市及 91成人 的经费支持。