来源:光电未来
由于锡钙钛矿的无毒性和良好的光电性能,锡钙钛矿已成为光电应用(如发光二极管)中卤化铅钙钛矿的有希望的替代品。然而,锡基钙钛矿器件在薄膜形成过程中经常面临不受控制的成核和生长的挑战。这种不受控制的结晶通常会导致薄膜具有高陷阱密度,从而加剧非辐射复合并限制光致发光(PL)和电致发光(EL)效率。因此,实现对结晶的精确控制对于释放锡钙钛矿在光电器件中的全部潜力至关重要。
为了应对这些挑战,人们探索了各种策略,如尺寸工程、溶剂蒸汽工程、添加剂工程、和界面工程来调节锡钙钛矿的结晶。值得注意的是,最近的研究表明,当类似的前驱体溶液沉积在聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)和氧化铟锡(ITO)衬底上时,锡钙钛矿薄膜的形态存在明显差异。这些发现强调了衬底性质在控制锡钙钛矿结晶中的关键作用。虽然先前的研究主要将PEDOT:PSS的影响归因于其不利的酸度,但对底物影响成核和生长的具体机制仍知之甚少。
南京工业大学王建浦、黄维、常进等人结果表明,原始的PEDOT:PSS衬底通过强的PEDOT+ -[SnI3]nn- 相互作用诱导了底部界面为主的成核,驱动了锡钙钛矿的快速向上结晶,并产生了具有低光致发光量子效率(PLQE:≈26%)的粗糙薄膜。柠檬酸钾(PC)对底物的战略性修饰削弱了PEDOT+ -[SnI3]nn- 相互作用,从而在溶剂蒸发过程中将成核起始转移到顶部界面。这导致锡钙钛矿的向下结晶控制,形成光滑的薄膜,结晶度提高,光电性能优越(PLQE:≈41%)。优化后的锡钙钛矿发光二极管(LED)实现了破纪录的性能,外部量子效率为12.8%,最大亮度为190 W sr-1 m-2 ,这是迄今为止锡钙钛矿近红外LED的最高性能。这项工作证明了界面定向结晶控制是实现高性能锡钙钛矿光电器件的有效策略。