中国科大制备出大面积、高效率的钙钛矿LED

该研究团队使用基于气刀辅助的刮涂法制备出了大面积、高效率的钙钛矿LED，向钙钛矿LED照明的商业应用迈进了重要一步。相关成果以“Large-area and efficient perovskite light-emitting diodes via low-temperature blade-coating”为题，于1月8日发表在《自然通讯》杂志上。

金属卤化物钙钛矿LED因为具有色域广、带隙易于调节、发光半峰宽窄、易于制备等优势，已经成为新一代的LED器件。2014年，首次报道了室温下发光的钙钛矿LED，其外量子效率（EQE）低于1%，短短几年内钙钛矿LED的EQE就已经超过了20%，接近于商用有机LED（OLED）的水平，在照明和显示领域展示出了广阔的应用前景。

但是目前高效率的钙钛矿LED都是基于旋涂法制备而成的，器件面积都很小(mm2量级)，无法满足大面积商业照明的需求。刮涂法是一种基于溶液法就能制备出大面积薄膜的方法，但是刮涂法制备钙钛矿薄膜的结晶过程不易控制，制备出来的钙钛矿LED的EQE最高仅为1.1%，其器件面积也仅为9mm2。

针对以上问题，肖正国课题组以有机无机杂化钙钛矿CH3NH3PbI3为研究对象，通过降低钙钛矿前驱液的浓度，引入4-氟苯甲胺，并结合气刀辅助的方法，使薄膜结晶过程中形成更多的成核位点，从而制备出了均匀致密的钙钛矿多晶薄膜，薄膜的表面粗糙度仅为0.8nm。

采用刮涂法制备的大面积钙钛矿薄膜（6cm×9cm），在厚度、表面粗糙度、荧光产率以及荧光寿命等方面都展现出极好的均匀性。采用刮涂法制备的钙钛矿LED器件的EQE最高达16.1%（0.04cm2）以及12.7%（1cm2）。超大面积（28cm2）的钙钛矿LED工作时发出了非常均匀的红光。

同时，课题组也采用刮涂法制备出了基于PEN/ITO衬底的柔性钙钛矿LED，为制备大面积柔性光电子器件奠定了基础。以上工作充分显示了刮涂法制备大面积、高效率的钙钛矿LED的可行性以及将其应用于商业LED照明的巨大前景。

图1，a,钙钛矿LED的器件结构

b,钙钛矿LED性能表征

c,柔性钙钛矿LED器件的照片

d,超大面积的钙钛矿LED器件照片

中国科学技术大学物理系肖正国教授为该论文的通讯作者。物理系博士研究生储胜龙、陈文静以及硕士研究生房志斌为该论文的共同第一作者。本项研究得到国家自然科学基金委、中组部以及中国科大的资助。