在空氣環境中制備大面積藍光鈣钛礦發光二極管（PeLEDs）将顯著促進鈣钛礦基光電器件在顯示應用中的商業化程序。然而，在環境濕度的影響下，鈣钛礦離子晶體會經曆一個動态的形成和降解過程，導緻鈣钛礦薄膜形态不均勻和大量缺陷，大面積藍色器件的性能較差。
鑒于此，近日，西北工業大學材料學院的王紅月副教授&王洪強教授團隊發展了一種全新的雙向嵌入式錨定調控政策，通過在無機空穴傳輸層NiOx中種植兩性離子聚合物刷PEIS，實作了HTL和鈣钛礦活性層的協同調控，其中聚合物刷在HTL中的嵌入部分能夠鈍化NiOx納米顆粒的表面缺陷，促進載流子注入；嵌入活性層的部分能夠促進鈣钛礦在環境條件中的均勻成核，并精确控制藍色準二維鈣钛礦不同n相的生長速度，提升鈣钛礦薄膜均勻性和發光能力（圖1）。引入PEIS分子後，埋底界面的粗糙度有效降低，同時展現出均勻的鈣钛礦形核位點（圖2）。當PEIS摻雜量為0.5%時，形成以n=3為主導，其餘各n相結晶速率相近的準二維鈣钛礦結晶動力學過程，提高了空氣環境制備準二維藍色鈣钛礦薄膜的發光能力和均勻性（圖3）。該研究工作首次實作了在環境空氣中制備大面積（2 cm × 2cm）藍光鈣钛礦發光二極管（圖4），為控制空氣環境中鈣钛礦結晶動力學過程提供了一種新思路，促進了鈣钛礦發光材料在顯示領域商業化應用的程序。該工作以“Bilateral Embedded Anchoring via Tailored Polymer Brush for Large-Area Air-processed Blue Light-Emitting Diodes”為題發表在《Angew. Chem., Int. Ed.》上（DOI: 10.1002/anie.202411361）。文章第一作者是西北工業大學博士生武劍棟和李慧鑫，通訊作者為西北工業大學王紅月副教授和王洪強教授。上述研究得到了國家自然科學基金項目（No. 22372132）、國家重點研發計劃項目（No. 2023YFE0206300）等項目資助。
圖1：雙向嵌入式錨定界面示意圖
圖2：具有低粗糙度和鈣钛礦均勻形核位點NiOx-PEIS埋底界面
圖3：PEIS在鈣钛礦膜中呈現出拉伸的分子構象
圖4：NiOx-PEIS界面對于準二維鈣钛礦各n相結晶速率的控制
圖5：空氣環境中制備的大面積藍光鈣钛礦發光二極管
總結：作者證明了經PEIS修飾的NiOx空穴傳輸界面具有良好的平整度和均勻豐富的鈣钛礦形核位點，實作了精确控制空氣環境中準二位藍光鈣钛礦膜不同n相的結晶生長動力學過程。強化的鈣钛礦發光層和PEIS傳輸層之間的界面接觸，有效提高了鈣钛礦薄膜的PLQY和環境穩定性。得益于鈣钛礦在PEIS-NiOx襯底上可控的結晶過程，團隊首次實作了在環境空氣中制備大面積藍光鈣钛礦發光二極管。器件發射面積為0.2 × 0.2 cm2時，器件的峰值EQE為2.34%，最大亮度1161 cd m−2；發射面積為1 × 1 cm2時，器件的峰值EQE為2.09%，最大亮度為624 cd m−2;發射面積為2 × 2 cm2時，器件的峰值EQE為0.80%，最大發光量為734 cd m−2。該工作為控制空氣環境中鈣钛礦結晶動力學過程提供了一種新思路，為鈣钛礦在顯示器中的商業化鋪平了道路。
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原文連結：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202411361來源：高分子科學前沿