近日，我院材料物理研究所在新型铜卤化物黄光LED研究方面取得积极进展，相关成果以郑州大学为第一单位发表于国际权威期刊《Advanced Science》上，（Carbazole-Containing Polymer-Assisted Trap Passivation and Hole-Injection Promotion for Efficient and Stable CsCu2I3-Based Yellow LEDs,Advanced Science, 2022, DOI:10.1002/advs.202202408）。该论文第一作者为我院2019级博士研究生马壮壮，通讯作者为我院史志锋教授和单崇新教授。
金属卤化物钙钛矿材料由于其高荧光量子产率、可调的发射光谱以及简单的溶液法制备工艺，有望应用于显示及固态照明领域。基于钙钛矿材料的红光和绿光LED的外量子效率均已超过20%，可以和商业LED的性能相媲美，显示出极大的应用前景。然而，作为固态照明、流式细胞仪、光遗传学等领域的重要光电元件，黄光LED的发展却较为缓慢，其器件性能明显滞后其它波段。此外，重金属铅的毒性问题也是限制其大规模应用的潜在因素。三元铜基卤化物CsCu2I3具有低毒性、高荧光量子产率和优异的环境稳定性，是制备环境友好型黄光LED的理想材料。在之前的工作中（ACS Nano,2020, 14, 4475‒4486），研究团队成功制备出发光波长为550 nm的CsCu2I3基黄光LED。然而，受限于发光层薄膜较低的荧光量子产率和较差的电荷传输能力，器件的发光效率较低，外量子效率仅为0.17%。
针对上述问题，研究团队提出一种聚（9-乙烯基咔唑）（PVK）聚合物修饰CsCu2I3薄膜的策略，成功实现了器件外量子效率和工作寿命的大幅提升。一方面，实验和理论计算表明，PVK引入到CsCu2I3中可以与未配位的Cu+离子相互作用，有效钝化CsCu2I3中CuCs和CuI反位缺陷，从而抑制了CsCu2I3薄膜的非辐射复合损失。另一方面，p型导电的PVK填充在CsCu2I3薄膜晶界处可以增加薄膜的电荷传输能力，将空穴载流子的迁移率提升2个数量级，而且少量PVK添加还可以降低了异质结界面处空穴注入的势垒，提高电荷载流子复合效率。除此之外，PVK引入还起到了改善CsCu2I3薄膜覆盖度和平整度的效果。基于上述协同作用，所制备黄光LED的外量子效率较对照组器件提高了8.5倍，器件工作寿命达到14.6小时，是目前该材料体系中最稳定的黄光LED报道。该工作彰显了多功能聚合物PVK在提升LED器件发光性能方面的巨大潜力，加深了对铜卤化物器件中缺陷钝化和电荷传输机制的认识，对未来提升非铅钙钛矿LED的效率和稳定性具有重要的借鉴意义。
该工作得到了国家自然科学基金、国家高层次人才特殊支持计划、河南省杰出青年科学基金和郑州大学杰出青年人才创新团队计划等项目的支持。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202202408
