许青林 项婷 徐伟 李婷 吴小龑李巍 邱学军 陈平‡

1) (西南大学物理科学与技术学院, 重庆 400715)

2) (中国工程物理研究院流体物理研究所, 高能激光科学与技术重点实验室, 绵阳 621900)

3) (广东药科大学, 广东省光与健康工程技术研究中心, 广州 510315)

(2021 年3 月15 日收到; 2021 年6 月14 日收到修改稿)

1 引 言

金属卤化物钙钛矿(metal halide perovskites,MHPs)的通式为ABX3, 其中A为正一价的有机或金属阳离子, 如 CH3NH+3, CH (NH2)+2, Cs+;B是正二价金属阳离子, 如Pb2+, Sn2+;X是卤素阴离子Cl–, Br–, I–. 由于具有溶液易加工[1]、低陷阱密度[2]、高色纯度[3]、高荧光量子产率[4]和可调的颜色发射[5], MHPs 在发光二极管(light emitting diode, LED)中显示出巨大的潜力. 在短短6—7 年中, 钙钛矿发光二极管(perovskite light emitting diode, PeLED)的最大外量子效率(maximum external quantum efficiency, EQEmax)已经从最初的不到1%[6], 迅速超过了20%[7]. 综合之前的研究工作, 科学家们主要从钙钛矿成分设计[8-10], 器件结构优化[11-14]以及发光机理研究[15-17]三个方面来提升PeLED 的性能.

在器件结构优化方面, 将金属 (通常是金或银) 纳米结构应用到PeLED 中是提升器件效率的一种重要手段[11,12,13,18]. 这些纳米结构主要包括纳米粒子(nanoparticles, NPs)[11]和纳米棒(nanorods,NRs)[19]. 器件效率的提高主要来自于金属纳米结构产生的光学效应或电学效应, 包括局部表面等离子体共振(localized surface plasmon resonance,LSPR)[12]、增强薄膜的电学输运[13]、表面微腔效应[20]、光散射效应[21,22]等. 尽管具有这些优势, 但是裸露的金属纳米结构不能与钙钛矿发光层直接接触, 因为在金属/发光层的界面上会发生严重的非辐射复合亮度猝灭[23]. 为了避免这种能量损失,人们提出了两种策略. 一种是用SiO2包覆金属纳米粒子结构表面, 形成NPs@SiO2间隔层结构[23,24].尽……