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高效蓝光混合卤素钙钛矿发光二极管的研究
Research On High-efficiency Blue Mixed Halide Perovskite Light-emitting Diodes
作 者：罗希宇
指导教师：段炼
培养院系：化学系
学 科：化学
读博感言：高山起于微尘，既然选择了远方，便只顾风雨兼程。
卤化物钙钛矿材料因其具有发光光谱连续可调、荧光峰半峰宽窄、荧光量子产率高、缺陷容忍度高等优势，被视为下一代高清显示技术材料。然而，蓝光钙钛矿发光二极管存在一些亟待解决的问题：混合卤素钙钛矿在电场下光谱不稳定；随着混合卤素钙钛矿中氯含量增加，荧光猝灭严重；蓝光钙钛矿与传统空穴传输材料之间能级结构不匹配导致的效率滚降。
1.针对混合卤素钙钛矿在电场下光谱稳定性差问题，提出溶剂蒸汽氛围辅助结晶策略，提高了其相偏析势垒，探究了器件光谱稳定性和溶剂类型、处理时间的依赖关系，最终提升器件在电场下的光谱稳定性。
2. 采用高光谱成像和同步辐射纳米分辨X射线荧光技术，研究了微米到亚微米尺度上组分异质性的存在形式。揭示了局部组分异质性的起源，并引入碱金属阳离子（Rb+, K+）抑制钙钛矿结晶成核初期氯化物团簇的形成，进一步揭示了混合卤素钙钛矿中局部组分异质性与缺陷产生和载流子捕获的依赖关系。
3.针对宽带隙蓝光钙钛矿与传统空穴材料之间能级不匹配问题，开发了一种聚合物自组装单分子层材料，有效改善小分子材料在界面自发形成疏水性聚集体进而导致漏电流的问题。最终制备了发光峰在479 nm，最大亮度~30,000 cd m-2的高亮度、低效率滚降的蓝光器件。
1、提出溶剂氛围辅助结晶策略，提高了混合卤素钙钛矿材料在电场下光谱稳定性，在电流密度400 mA cm-2时，器件电致光谱无偏移。
2、研究了混合卤素钙钛矿从微米到亚微米尺度上组分异质性的存在形式，引入碱金属阳离子合金化策略，解决了组分异质性问题，构筑了发光峰位于477 nm，最大外量子效率为12%的蓝光器件。
3、开发了一种聚合物自组装单分子层材料，解决了传统空穴材料迁移率低且能级不匹配的问题，构筑了发光峰在479 nm，最大亮度~30,000 cd m-2的高亮度、低效率滚降的蓝光器件。
1、Luo Xiyu, et al., Effects of local compositional heterogeneity in mixed halide perovskites on blue electroluminescence [J]. Matter, 2024, 7(3): 1054-1070.
何为优博微展？
优博微展是清华大学应届优秀博士毕业生论文精华的呈现，由清华大学研究生院联合各院系收集并发布，旨在对我校博士研究生的阶段性学术成果和在校时期科研成绩进行简要、集中展示。
作者、图片：罗希宇
组稿、校阅：楚若冰
统筹：研究生院培养办
编辑与设计：研究生院综合办
