【Nat.Photon.】南京大学包春雄、于涛等|双酰胺添加剂调控热蒸发钙钛矿结晶,近红外PeLED外量子效率达25.0%
【Nat.Photon.】南京大学包春雄、于涛等|双酰胺添加剂调控热蒸发钙钛矿结晶,近红外PeLED外量子效率达25.0%
文章标题:Regulating the crystallization of thermally evaporated perovskites for efficient near-infrared light-emitting diodes
文章作者:Yangyu Liu, Yuhan Zhou, Jianing Chang, Jie Yang, Dongqin Yuan, Weidong Xu, Wang Wang, Zhonghua Li, Xingjiao Feng, Liuchong Fu, Jianpu Wang, Zhaosheng Li, Bingchen He, Tao Yu, Zhigang Zou, Feng Gao, Chunxiong Bao
文章链接:https://doi.org/10.1038/s41566-026-02036-5
Fig.1 In situ characterization of thermally evaporated films and their performance in PeLEDs.
蒸发法缺溶剂,结晶太快
热蒸发适合大面积制备和像素化,但蒸发钙钛矿LED的效率仍落后于溶液法。原因之一是真空沉积没有溶剂参与,成核和结晶动力学与旋涂不同,现有添加剂策略多针对溶液法。作者要弄清FA基钙钛矿在蒸发和退火中如何结晶,并设计能替代溶剂调控作用的添加剂。
Fig.2 Characterization and illustration of crystallization of evaporated perovskite containing PyDA.
PyDA把3D相形成拖慢约七倍
作者用原位吸收、PL和GIWAXS比较蒸发与旋涂。FAPbI₃顺序蒸发时,5AVA不能阻止3D相在沉积中提前形成,因为缺少DMF/DMSO时它无法与FAI形成5AVAFA⁺中间相。双酰胺PyDA的两个C=O与FAI的两个–NH₂形成氢键网络,蒸发阶段只看到PbI₂特征,没有3D相;退火时3D钙钛矿形成约需420 s,比5AVA的29 s慢约七倍。Arrhenius拟合的表观活化能为1.98 eV,高于对照的1.11 eV和5AVA的1.17 eV;FTIR和固态NMR支持氢键随退火逐渐断裂、FA⁺缓慢释放。所得薄膜PLQE达82.4%,寿命809 ns,缺陷辅助非辐射复合速率k₁降到1.86×10⁴ s⁻¹。805 nm近红外器件峰值EQE 25.0%、平均22.1%,在100 mA cm⁻²下T50为23 h;10×10 cm²区域器件EQE均超过20%,并做出5×5 cm²大面积器件。单片双色805/759 nm器件中,759 nm EQE为12.9–17.3%,用于指尖脉搏血氧演示,SpO₂ 96–100%,与商用血氧仪平均绝对偏差0.95%。
Fig.3 Characterization of evaporated perovskite films containing PyDA and their device performance.
Fig.4 Performance, monolithic integration and application of PeLEDs with different colour emissions.
可做蒸发像素化候选,但稳定性仍是短板
理论上,这给出用氢键网络替代溶剂配位、调控蒸发钙钛矿中间相的分子方法。做PeLED、真空沉积光电器件或可穿戴传感器的人,可借鉴PyDA类双酰胺设计,把3D相形成推迟到退火阶段,并利用蒸发掩膜做单片多色像素。边界也清楚:T50 23小时仍不算长,测试电流密度较高;大面积均匀性只到10×10 cm²,双色血氧只是指尖演示,长期封装、弯折和量产良率未验;机制解释依赖原位谱学和DFT,是否适用于其他组分未证。原文未提供直接量产或临床转化证据。它目前是蒸发PeLED的性能演示,不是成熟显示或医疗器件。
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