基于定向钙钛矿纳米粒子的高效发光二极管

平面钙钛矿发光二极管 (LED) 是高性能且具有成本效益的电致发光器件，非常适合大面积显示和照明应用。通过探索具有高水平跃迁偶极矩(TDM)比率的发射层，研究人员可以提高平面 LED 的光子耦合输出。由于调节 TDM 方向的挑战以及实现高光致发光量子产率的困难，基于各向异性钙钛矿的 LED效率低下，包括在组装纳米结构的薄膜中实现电荷平衡的挑战。在这项工作中，Jieyuan Cui 和化学、材料科学和光学研究团队展示了由单层纳米片制成的原位钙钛矿薄膜发出的高效电致发光。该团队实现了峰值外部量子效率 (EQE) 为 23.6% 的 LED，以代表高效的平面钙钛矿 LED。

跃迁偶极矩和金属卤化物钙钛矿

半导体中的光子发射特性基于跃迁偶极矩。材料中的分子可以通过光的吸收和发射达到激发态或非激发态，其中跃迁偶极矩和量子力学的规则可以帮助预测是否可能跃迁到激发态。包含材料内光学跃迁偶极矩的纳米片和纳米棒具有高度的各向异性，它们的结构特性关系对于平面发光二极管 (LED) 很重要。通常，跃迁偶极矩水平取向用于光耦合，而垂直取向的跃迁偶极矩会导致能量损失。金属卤化物钙钛矿是另一种新兴的溶液处理半导体具有有趣的特性，包括高光致发光量子产率和可调发射波长。在这份报告中，崔等人。描述了基于原位生长钙钛矿薄膜的高效 LED ，显示出高水平跃迁偶极矩和高光致发光量子产率的比率。

纳米血小板的结构表征

该器件包含通过像差校正扫描透射电子显微镜(STEM)分析的钙钛矿层。该团队从含有几种化合物的前体溶液沉积钙钛矿薄膜，包括溶解在二甲基亚砜(DMSO) 中的溴化锂、溴化铯和溴化铅。此后，使用高角度环形暗场(HAADF) 图像，Cui 等人观察到光滑的钙钛矿薄膜。通过放大研究，他们注意到具有高度结晶钙钛矿纳米片的解析良好的原子柱。此后，使用原子力显微镜，他们确定了材料的粗糙度，并使用高分辨率透射电子显微镜了解钙钛矿晶体或纳米片的大小。

纳米血小板膜的光学分析

该团队使用量子限制效应影响钙钛矿薄膜的电子和光学特性，然后量化钙钛矿薄膜的跃迁偶极矩的方向。此后，崔等人。使用黑色焦平面 (BFP) 光谱分析钙钛矿薄膜的发光. 为了实现这一点，他们用激光探测钙钛矿纳米片膜的一小部分区域进行光激发。数据表明薄膜中跃迁偶极矩的水平方向具有极好的空间均匀性。该团队接下来使用来自不同区域的四个点的 BFP 数据来显示薄膜中水平跃迁偶极矩方向的出色空间均匀性。由于大量有机铵阳离子的浓度和前体溶液中溴化锂的存在，钙钛矿纳米片膜以高光致发光量子产率取向。通过将庞大的有机铵阳离子的浓度加倍，Cui 等人。范德瓦尔斯相互作用。

表征室温下工作的钙钛矿 LED

基于进一步的实验，该团队展示了在前体溶液中引入溴化锂 (LiBr) 如何改善薄膜的光致发光量子特性。此外，钙钛矿纳米片膜的电致发光光谱表明超纯绿色发射和纳米片膜的无针孔形态允许漏电流可以忽略不计。当他们使用为平面微腔开发的经典偶极子模型对材料进行光学模拟时，结果表明基于纳米片膜取向的钙钛矿器件具有 31.1% 的高耦合效率。虽然以前的工作旨在通过专注于各向异性胶体纳米结构的组装来控制跃迁偶极矩的方向，高效电致发光需要合成具有高量子产率的各向异性胶体纳米结构。由于材料设计和组装要求，满足设备要求的潜力具有挑战性。

外表

通过这种方式，Jieyuan Cui 及其同事展示了如何调节钙钛矿薄膜的跃迁偶极矩的取向，以克服平面 LED 光输出耦合的限制，从而形成具有高达 23.6% 的超高外部量子效率的绿色 LED。钙钛矿材料的化学多功能性允许 Cui 等人。将简单的方法扩展到原位生长的纳米 片薄膜，以开发具有高外部量子效率的不同颜色的 LED 。这项工作描述了一种简单有效的方法来理解纳米结构的各向异性光学特性在光电器件形成中的作用.

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