《ACS Photonics》多功能添加剂，助力红色发光二极管！

卤化钙钛矿是有前途的无铅发光二极管候选材料，但其性能因结晶性差和锡的氧化而受阻。同时实现调制结晶，抑制氧化和钝化缺陷以提高器件性能是必要但具有挑战性的。

       来自天津大学，南开大学和北京大学等单位的研究人员成功证明了萘酚磺酸盐是一种有效的多功能添加剂。磺酸基团可以通过与钙钛矿形成中间配合物来形成无针孔薄膜，从而延迟结晶。还原性羟基可防止Sn2 +氧化并阻止I-离子迁移。萘酚环的高电子密度可以增强对配位不足的Sn2+的静电吸引，从而钝化缺陷。多功能添加剂的协同效应有助于提高0.72％的效率以及132 cd m-2的量子阱亮度结构的碘化苯乙铵锡（（PEA）2SnI4）LED，它代表了纯红色区域中最有效的无铅钙钛矿LED。相关论文以题目为“Multifunctional naphthol sulfonic salt incorporated in lead-free 2D tin halide perovskite forred light-emitting diodes”发表在ACS Photonics 期刊上。

       卤化钙钛矿发光二极管（LED）由于其出色的性能而具有用于高清显示器的巨大潜力，但是铅的感知毒性可能会阻止其商业化。据报道，Sn基卤化钙钛矿由于其直接和理想的带隙而显示出最有希望的前景。然而，锡基发光二极管的性能仍然不如铅基发光二极管，这主要是由三个问题造成的：首先，Sn前驱体在固溶过程中的快速晶化使钙钛矿薄膜表面覆盖度不足，晶界大，针孔多，导致漏电流大，陷阱密度高。其次，Sn2+被氧化成Sn4+的趋势引入了与Sn空位相关的p形自掺杂，进一步提高了带电载流子密度，破坏了结构的完整性。第三，Sn悬空键引起的缺陷可以作为深陷阱，导致非辐射复合。

       因此，要提高Sn基钙钛矿的器件效率，就必须从根本上理解这些问题的机理，并有效地设计出解决这些问题的先进策略。因此人们致力于通过开发不同的功能性添加剂来解决这些问题。

 图1.（a）DSAS的分子结构。（b）不使用DSAS和使用DSAS的钙钛矿成核和结晶过程的示意图。（c）具有或不具有DSAS的纯DSAS分子和钙钛矿薄膜的FTIR光谱。箭头表示S＝O键的拉伸振动。（d）不使用DSAS和使用DSAS的钙钛矿膜的XRD图比较。（e）具有DSAS的钙钛矿薄膜的GIWAXS图案。

图2.钙钛矿膜的SEM图像和XPS（a），（c）没有和（b），（d）有添加剂DSAS（3摩尔％）。（e）照片显示DSAS分子对DSAS的抗氧化作用钙钛矿膜的分解速率。

图3.陷阱密度的特征。在SCLC测量中，钙钛矿膜（a）没有和（b）DSAS（3 mol。％）膜的J–V响应。（c）没有和（d）有DSAS（3 mol。％）薄膜的TPRL测量。PEA2SnI4薄膜的荧光显微镜（e）不添加和（f）分别添加3 mol％的DSAS分子。

图4.锡基LED的光电特性。（a）横截面SEM图像和（b）LED中每个功能层的能带排列。（c）不含钙钛矿膜和（d）含DSAS（3 mol。％）的钙钛矿膜在不同电压下的EL光谱（e）相应的CIE与DSAS（3 mol。％）设备配合使用，插图显示EL图像。（f）I-V和L-V曲线，以及（g）不使用DSAS（3摩尔％）设备的EQE特性。（h）从27个器件测得的峰值EQE的直方图

       论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.0c0049