近日,先进能源与未来显示技术中心青年教师曹晓娟、姚方博士等在国际知名学术期刊 Nano-Micro Letters (IF: 38.5)发表题为“Charge-Carrier Behavior and Molecular Interface Engineering in Perovskite Light-Emitting Diodes”的综述论文(//doi.org/10.1007/s40820-026-02348-9)。论文第一作者为曹晓娟博士,方国家教授、姚方副教授和撒马尔罕国立大学Akhtam Amonov为论文通讯作者,武汉纺织大学为第一署名单位。
金属卤化物钙钛矿具有高光致发光量子效率、缺陷容忍度高、发光波长易调节以及溶液加工等优势,被认为是面向新型显示与照明的重要发光半导体材料。近年来,PeLEDs器件性能快速提升,红光、绿光和蓝光器件的外量子效率已分别突破30%、42%和25%。然而,与光伏器件不同,PeLEDs需要在较高电注入条件下运行,其载流子浓度可达到约1017–1018 cm-3。在这一条件下,辐射复合需要与缺陷辅助复合、载流子积累以及Auger等高密度非辐射过程竞争,器件界面处的注入不平衡和载流子局域聚集也会进一步加剧效率滚降和稳定性下降。因此,如何将钙钛矿材料本身优异的发光性能真正转化为器件中的高效、稳定电致发光,已成为PeLEDs进一步发展的关键问题。
该综述围绕钙钛矿发光二极管中的载流子行为与分子界面工程展开系统总结,重点梳理了高注入条件下载流子复合、界面载流子积累、非辐射损耗及效率滚降等关键问题,并进一步归纳了自组装单分子层及相关界面分子在调控电荷注入、界面复合、局域电子结构和钙钛矿成膜过程中的作用。文章从载流子物理出发,将材料本征复合行为、界面限制因素与实际器件性能联系起来,构建了从“载流子行为-界面调控-器件设计”出发理解PeLEDs性能演化的系统框架。

此外,团队近年来围绕钙钛矿发光二极管的结晶调控与界面工程开展了系列研究;通过引入四苯基氯化膦(TPPCl),利用其与苯乙胺阳离子之间的氢键相互作用调控钙钛矿结晶动力学,抑制低维相形成并改善相分布,实现了峰值外量子效率达 21.2% 的蓝光 PeLEDs,相关成果发表在 ACS Photonics(//doi.org/10.1021/acsphotonics.5c01324);随后,团队成员提出多位点分子“缝合”策略,通过协同调控界面缺陷、载流子注入及钙钛矿结晶行为,进一步提升了 PeLEDs 的器件性能相关成果发表于Angewandte Chemie International Edition (//doi.org/10.1002/anie.202521031)上。
方国家教授领衔的先进能源与未来显示技术研究团队(//maiqiupt.com/info/1341/13265.htm)专注于新能源科学与工程领域,致力于新型半导体光电器件的前沿研究,从材料设计、器件制备到应用开发的全链条创新。主要研究方向包括新型薄膜太阳能电池、先进发光材料与照明显示技术、高性能光电探测与成像系统等,旨在推动能源与显示技术的融合发展,服务于国家战略性新兴产业发展需求。