近日，蘇州大學廖良生教授課題組及其合作者在Angew. Chem. Int. Ed.上發表題為《Efficient Near-Infrared Electroluminescence from Lanthanide-Doped Perovskite Quantum Cutters》論文。

該論文展示了一種在990 nm中心波長處峰值EQE為7.7%的高效近紅外LED，代表了發射波長超過850 nm的最高效鈣鈦礦基LED。

成果簡介

鈣鈦礦納米晶體（PeNCs）在可見光中具有高效和高色純度的依尺寸和組成而可調的發光。然而，在近紅外（NIR）區域獲得高效的電致發光（EL）具有挑戰性，限制了其潛在的應用。

在這裡，我們展示了一種高效的近紅外發光二極管（LED），透過將鐿離子摻雜到PeNC基質（Yb3+: PeNCs）中，將EL波長延長到1,000 nm，這是透過PeNC基質直接敏化Yb3+離子來實現的。高效的量子剪裁製程使Yb3+: PeNCs的光致發光量子產率（PLQYs）高達126%。

透過鹵化物組成工程和表面鈍化策略來改善PLQY和電荷傳輸平衡，我們展示了一種在990 nm中心波長處峰值EQE為7.7%的高效近紅外LED，代表了發射波長超過850 nm的最高效鈣鈦礦基LED。

創新點：在本研究中，我們將鐿離子摻雜到鈣鈦礦納米晶體中，使電致發光波長延長至1,000 nm。鹵化物化學計量控制和表面鈍化的協同作用使我們能夠實現高效的近紅外LED，峰值EQE為7.7%，是迄今為止峰值波長超過850 nm的OLED和PeLED中效率最高的。

圖文導讀

圖1 a) Yb3+:PeNCs的TEM圖像和元素映射，TEM圖像的插入部分顯示了晶體衍射圖樣。b) XRD圖譜，c) IR PLQY, d) PL光譜，e) Yb3+: CsPb(Cl1-xBrx)3 PeNCs的不同鹵化物化學計量量的吸收。f) Yb3+: PeNCs的能量轉移機制，三種重組途徑分別記為(1)、(2)、(3)。g)在所選泵-探頭延遲時的TA光譜。h)不同名義摻雜濃度的Yb3+:PeNCs在450nm處的歸一化TA信號衰減隨時間的變化。

圖2 a)基於Yb3+: CsPb(Cl1-xBrx)3 NC發射極的近紅外PeLEDs器件結構示意圖。b)能帶圖。c)近紅外LED內部光能通道的功率分布。d)基於Yb3+: CsPbCl1-xBrx NC發射器的PeLEDs EQE與J特性，僅考慮近紅外峰值計算EQE。e)不同激子波長下PeNC薄膜的PLQY和近紅外PeLEDs的峰值EQE（平均值）。f) 3.2 V ~ 6 V不同偏差下對應的EL譜，步長為0.2V。插圖顯示了在3.2 V電壓下工作的PeLED的EL譜。

圖3 a)插圖為BTC的分子結構。b) EQE－電流密度特性。c)原始（藍色曲線）和鈍化（紅色曲線）LED器件的峰值EQE直方圖。基於原始和鈍化Yb3+:PeNCs的純空穴器件d)和純電子器件e)的JV曲線。黑色虛線表示陷阱填充電壓。f)我們的設備之間的峰值EQE比較，之前報導的近紅外PeLDs和OLED（EL峰值波長超過850 nm）。

圖4 a) Yb3+: PeNCs的表面鈍化機理。原始Yb3+和鈍化Yb3+的XPS譜: Yb 4d; b)Pb 4f5/2和4f7/2 c)的XPS譜. d)硫氰酸芐酯、原始和鈍化Yb3+: PeNCs的FTIR透射光譜。e)原始和鈍化Yb3+:PeNCs在480 nm波長處獲得的瞬態PL衰變。f) PeNCs在480 nm處剩餘激子發射的PLQY（藍色曲線）和Yb3+離子在990 nm處近紅外發射的PLQY（粉紅色曲線）。

（來源：蘇州大學功能納米與軟物質研究院、發光材料與器件等）