华中科技大学唐江教授团队 Nature reviews materials：气相沉积钙钛矿发光二极管

导语：在当前的信息时代，显示器在我们的日常生活中无处不在，推动了高效低能耗光源的发展，如发光二极管（LED），已经做出了相当大的努力来开发具有窄发射线宽的高效且明亮的LED。钙钛矿发光二极管（PeLED）作为一种有前途的下一代显示设备技术，已引起全世界的关注。尽管最初的报告侧重于实验室规模的旋涂技术，但快速的进展促使研究人员探索其规模化生产的途径。

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1.前言回顾

在当前的信息时代，显示器在我们的日常生活中无处不在，推动了高效低能耗光源的发展，如发光二极管（LED），已经做出了相当大的努力来开发具有窄发射线宽的高效且明亮的LED。钙钛矿发光二极管（PeLED）作为一种有前途的下一代显示设备技术，已引起全世界的关注。尽管最初的报告侧重于实验室规模的旋涂技术，但快速的进展促使研究人员探索其规模化生产的途径。从有机LED的成功中汲取灵感，已经开始考虑气相沉积来构建可靠的PeLED显示器。具有ABX3晶体结构的金属卤化物钙钛矿（MHP）（图1a）由于其优异的光电性能而成为LED的有前途的候选者。由于在EQE和稳定性方面取得了相当大的进展，最先进的PeLED的可扩展制造现在引起了人们的关注。然而，气相沉积的PeLED的性能仍然落后于旋涂的PeLED（图1d）。对于这些解决阻碍器件性能的关键挑战，包括低的光致发光量子效率（PLQY）和低于理想的载流子注入效率，有必要对其发展进行综述。

2.文献简介

基于此，华中科技大学唐江教授团队考察了气相沉积PeLED的发展，特别强调了与溶液处理的PeLED相比，限制其性能的潜在因素。并提供了提高器件性能的途径，包括优化薄膜质量和工程器件架构，并总结了气相沉积PeLED的潜在应用。最后，概述了这一领域的发展机遇。

图1. .a，钙钛矿晶体结构。b、 商业化有机发光二极管（OLED）中的气相沉积示意图。c、 气相沉积和旋涂钙钛矿发光二极管（PeLED）之间的比较。d、 从蓝色到近红外（NIR）区域的最先进的电子沉积PeLED的峰值外量子效率（EQE）

图2. 气相沉积过程示意图。a、 钙钛矿CsPbBr3薄膜的双源共蒸发沉积示意图b、 前体材料（CsBr和PbBr2）到连续CsPbBr3膜的气相沉积过程示意图，包括前体蒸发、蒸发分子粘附、化学反应、核形成和晶体生长过程

图3. a，b，在0.2 Å s−1下 （a部分）和1.5 Å s−1（第b部分）沉积的CsPbBr3膜的扫描电子显微镜图像。c、 晶粒尺寸与光致发光量子效率（PLQY）之间的关系。d、 嵌入Cs4PbBr6基质中的CsPbBr3发光中心示意图，表明核壳结构。e、 不同Cs:Pb比的气相沉积Cs–Pb–Br薄膜的吸收光谱。插图显示了CsPbBr3和Cs4PbBr6之间的I型能带排列。f、 不同Cs:Pb比例的气相沉积Cs–Pb–Br薄膜的光致发光光谱。插图显示了紫外线照射下的照片。g、 疏水性多孔氧化铝膜基材的气相沉积装置示意图。多孔氧化铝膜中气相沉积的MAPbBr3量子线的示意图（顶部）和荧光图像（底部）。h、 气相沉积准2D钙钛矿示意图

图4. a、 紫外线照射下具有聚氧化乙烯（PEO）钝化的CsPbBr3膜的照片。下面的PEO层是通过旋涂不同浓度的PEO来制备的。b、 在3-氨基-1-丙醇（3AP）掺杂的PEDOT:PSS膜上形成的CsPbBr3膜的光致发光（PL）光谱。c、 LiX盐钝化后的CsPbBr3立方晶体结构。d、 钙钛矿纳米晶体（NCs）的示意图，其发光钙钛矿中心被表面配体很好地钝化。e、 f，含有（f部分）和不含有（e部分）三苯基氧化膦（TPPO）的气相沉积CsPbBr3膜的结晶过程示意图

图5. a、 用于空穴传输层（HTL）、电子传输层（ETL）和钙钛矿的材料的能级图。b、 CsPbBr3在低玻璃化转变温度（Tg）衬底（底部）和高Tg衬底（顶部）上的生长行为示意图。CsPbBr3在高Tg衬底上表现出最小的界面扩散和高的表面迁移率。c、 CsPbBr3薄膜在不同衬底上的半峰发射全宽（FWHM）。d、 具有器件结构ITO/Ag/ITO/MoO3/NPB/CsPbBr3TPPO/TPBi/LiF/Mg:Ag合金顶部电极的顶部发射钙钛矿发光二极管（PeLED）的示意图。e、 不同顶部电极的顶部发射PeLED的亮度-电压曲线。f、 Mg:Ag（1:10）的透射光谱 mol%）电极，插图显示了4 V工作偏压

图6. a、 大面积的照片（90 cm-2）CsPbBr3膜，在紫外光照射下显示出均匀的光致发光。b、 功能面积为40.2的大面积钙钛矿发光二极管的外量子效率（EQE）电流密度曲线显示7.1%的最大EQE。c、 功能面积为14 cm-2的大面积柔性气相沉积PeLED的照片 （顶部）。弯曲曲率半径约为2 mm的柔性PeLED的照片 （底部）。d、 气相沉积PeLED显示面板的结构示意图。e、 有源矩阵PeLED显示面板及其工作状态的照片。f、 有源矩阵PeLED（AMPeLED）显示面板在工作条件下的静态成像。g、 3D球形PeLED器件架构示意图（左）。10伏以下3D球形器件的电致发光（EL）图像 （右）。h、 10伏以下三维球形装置的角发射剖面

3.文献总结

在这篇文章中，重点介绍了对蒸镀PeLED的研究，迄今为止，该研究遵循了两个方向：实现高发射性的气相沉积钙钛矿膜和器件结构工程。讨论了器件优化的挑战和潜在途径，并提出了未来的发展机遇。相关研究成果最新发表于国际知名期刊《Nature》上，题为“Vapour-deposited perovskite light-emitting diodes”。