Efficient and bright warm-white electroluminescence from lead-free metal halides.
Efficient and bright warm-white electroluminescence from lead-free metal halides.
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无铅金属卤化物产生高效、明亮的暖白光电致发光
DOI：
10.1038/s41467-021-21638-x
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发表时间：
2021-03-03
影响因子：
16.6
通讯作者：
Wang J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chen H;Zhu L;Xue C;Liu P;Du X;Wen K;Zhang H;Xu L;Xiang C;Lin C;Qin M;Zhang J;Jiang T;Yi C;Cheng L;Zhang C;Yang P;Niu M;Xu W;Lai J;Cao Y;Chang J;Tian H;Jin Y;Lu X;Jiang L;Wang N;Huang W;Wang J
溶液处理的金属卤化物钙钛矿是显示器、照明和能源生产中最有前途的材料之一。目前，性能最好的钙钛矿光电器件是基于卤化铅的，铅的毒性严重限制了它们的实际应用。此外，来自宽带发射金属卤化物的高效白色电致发光仍然是一个挑战。在这里，我们展示了高效和明亮的无铅LED的基础上，通过引入有机添加剂（吐温，聚乙二醇脱水山梨糖醇单油酸酯）的前体溶液启用铯铜卤化物。我们发现添加剂可以减少陷阱态，提高金属卤化物薄膜的光致发光量子效率，并增加表面电势，促进空穴在LED中的注入和传输。因此，我们实现了在5.4 V的低电压下达到3.1%的外部量子效率和1570 cd m−2的亮度的暖白色LED，显示出无铅金属卤化物对于溶液处理的白色LED应用的巨大前景。设计具有宽带发射金属卤化物的白光发射的高效发光二极管仍然是一个挑战。在这里，作者展示了基于铯铜卤化物的明亮而高效的无铅LED，通过在前体中引入吐温有机添加剂来实现。
Solution-processed metal-halide perovskites are emerging as one of the most promising materials for displays, lighting and energy generation. Currently, the best-performing perovskite optoelectronic devices are based on lead halides and the lead toxicity severely restricts their practical applications. Moreover, efficient white electroluminescence from broadband-emission metal halides remains a challenge. Here we demonstrate efficient and bright lead-free LEDs based on cesium copper halides enabled by introducing an organic additive (Tween, polyethylene glycol sorbitan monooleate) into the precursor solutions. We find the additive can reduce the trap states, enhancing the photoluminescence quantum efficiency of the metal halide films, and increase the surface potential, facilitating the hole injection and transport in the LEDs. Consequently, we achieve warm-white LEDs reaching an external quantum efficiency of 3.1% and a luminance of 1570 cd m−2 at a low voltage of 5.4 V, showing great promise of lead-free metal halides for solution-processed white LED applications. Designing efficient light-emitting diodes with white-light-emission from broadband-emission metal halides remains a challenge. Here, the authors demonstrate bright and efficient lead-free LEDs based on cesium copper halides enabled by introducing Tween organic additive in the precursor.
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