钙钛矿量子点（QD）具有高的光致发光量子产率、窄的发光峰和可调的发光颜色等特点，在照明和显示技术方面显示出巨大的应用潜力。近年来，钙钛矿量子点发光二极管（QLED）的性能已经取得了重要进展，但是兼具高效稳定器件的实现仍然受到理想电子传输材料（ETM）的限制。因此，寻找合适的ETM对高效稳定钙钛矿QLED的构筑至关重要。
鉴于此，郑州大学宋继中教授等筛选出(2,4,6-tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine)（3P）作为ETM来优化钙钛矿QLED的性能。3P作为ETM具有如下特点：1. 合适的最低未占分子轨道（LUMO）（促进电子注入）；2. 深的最高占据分子轨道（HOMO）（有利于阻挡空穴泄漏）；3. 优异的电子迁移率（有利于电子输运）；4. 与钙钛矿表面的钝化接触相互作用（减少界面非辐射复合）；5. 优良的热稳定性（有利于稳定激子复合发光）。
通过静电势（ESP）分析，具有高电子密度的N原子位于3P分子的外围，无论是X平面还是Y平面，具有强电负性的N原子都可以与钙钛矿接触，为与钙钛矿中未配位阳离子产生相互作用提供了有利条件。密度函数理论（DFT）计算进一步证实，3P中的N原子可以与钙钛矿中的Pb发生键合作用，进而减少器件界面非辐射复合。
通过对其电学分析，发现3P具有合适的最低未占分子轨道（LUMO），有利于电子注入；3P的电子迁移率（1.6×10-4 cm2 V−1 s−1）更接近器件中采用PTAA的空穴迁移率（10−3 cm2 V−1 s−1），这将有利于电子的传输；3P具有更深的最高分子占据轨道（HOMO）（价带最大值（EVBM）= -6.7 eV），可以有效阻挡空穴泄漏；这些特点能够改善载流子输运平衡，实现高效的激子复合。此外，3P优异的热稳定性（Td = 548.4 °C，Tg = 151 °C）能够显著改善量子点薄膜的热稳定性、光照稳定性以及激子复合稳定性。
得益于3P作为ETM的诸多优点，绿光钙钛矿QLED展现出30.2%的最大外部量子效率（EQE），初始亮度为100 cd m−2时工作寿命高达3220小时。上述结果表明，3P作为匹配的ETM可以实现高效稳定的激子复合行为，从而构建出高性能的钙钛矿QLEDs。该研究也从筛选合适的ETM的角度，为制备高效稳定的钙钛矿QLED提供了新的参考。
论文信息
Matched Electron-Transport Materials Enabling Efficient and Stable Perovskite Quantum-Dot-Based Light-Emitting Diodes
Jindi Wang, Mingyang Li, Bo Cai, Hongdan Ren, Wenxuan Fan, Leimeng Xu, Jisong Yao, Shalong Wang, Jizhong Song
文章的第一作者是郑州大学的博士研究生王金迪。
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202410689
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