来源：复旦大学
近年来，近红外钙钛矿发光二极管（NIR Pero-LEDs）因其在效率上的显著进步备受关注。然而，目前高效率NIR Pero-LEDs的发光主要局限于第一近红外窗口（NIR-I，700 nm至900 nm）。
相比之下，第二近红外窗口（NIR-II，900 nm至1700 nm）由于其不可见发射、强深层组织穿透力及低散射等优势，在夜视技术、生物组织分析、生物识别及通信等领域展现出广阔的应用前景。然而，NIR-II Pero-LEDs的发展受到发光光谱限制、材料毒性及Sn4+缺陷等问题的制约，导致器件效率低、工作寿命差，成为商业化应用的主要障碍。
为破解这一难题，复旦大学信息科学与工程学院解凤贤研究团队联合华侨大学魏展画研究团队，提出了创新的“水汽靶向清除Sn4+缺陷”策略。通过水分选择性水解SnX4并生成Sn(OH)4，实现了对Sn2+的保护和Sn4+缺陷的有效消除，显著提升了薄膜质量和器件性能。最终，团队制备的NIR-II Pero-LEDs在945 nm的发射波长下，外量子效率达到7.61%，创造了该领域的新纪录。
该研究为高效、稳定的无铅光电器件开发提供了新思路，并以“Targeted Elimination of Tetravalent-Sn-induced Defects for Enhanced Efficiency and Stability in Lead-Free NIR-Ⅱ Perovskite LEDs”为题，发表在国际著名期刊《Nature Communications》上。
图1. 靶向消除Sn4+缺陷策略。a,基于前驱体工程的锡基钙钛矿薄膜制备示意图。b,CsSnI3薄膜在湿气后处理引起的SnX4水解示意图。
图2 图2.湿气处理对钙钛矿薄膜的影响。湿气处理前后CsSnI3-SnCl2薄膜的a, Sn 3d5/2、b, Cl 2p和c, O 1s的XPS光谱。CsSnI3-SnCl2薄膜d, 湿气处理前和e, 湿气处理后的SEM图。标尺为2 μm。f,湿气处理前后CsSnI3-SnCl2薄膜的XRD。
图3.湿气处理前后CsSnI3-SnCl2薄膜的光电特性。a,b, 开尔文探针力显微镜图像。标尺为1 μm。c, 光致发光光谱。d,e, 连续紫外光激发下的光致发光光谱。f, ITO/SnO2/钙钛矿/SPPO13/B3PYMPM/LiF/Al结构的仅电子器件的暗态J-V曲线。
图4.湿气处理前后CsSnI3-SnCl2 Pero-LEDs器件的性能。a,基于CsSnI3的Pero-LEDs的器件结构示意图。b,Pero-LEDs的电流密度-电压-辐照度（J-V-R）曲线和c,外量子效率-电流密度（EQE-J）曲线。d,不同工作电压下经过湿气处理的Pero-LEDs的电致发光光谱。e,EQE的统计结果和f,Pero-LEDs的工况寿命测试结果。
在该论文中，复旦大学信息科学与工程学院为第一通讯单位，解凤贤研究员和华侨大学魏展画教授、卢建勋博士为论文共同通讯作者，光源与照明工程系在读博士生关翔为论文的第一作者。
微信扫一扫加微信
