所有溶液处理的钙钛矿发光二极管（LED）都具有廉价且易于大规模制造的潜力，而不需要发射层和电荷传输层的真空热沉积。氧化锌（ZnO）具备优秀能力的光学和电子性能，通常用于所有溶液处理的光电子器件。然而，ZnO油墨的极性溶剂会腐蚀钙钛矿层并导致严重的光致发光猝灭。
在这项工作中，来自浙江大学等单位的研究人员通过控制从乙酸盐到硫醇的表面配体，ZnO纳米颗粒成功地分散在非极性正辛烷中。非极性油墨可防止钙钛矿薄膜的破坏。此外，硫醇配体提高了导带能级，这也有助于抑制激子猝灭。因此，作者展示了高性能全溶液处理的绿色钙钛矿LED的制备，其亮度为21000 cd/m2，外量子效率为6.36%。作者制作的ZnO油墨为制备高效的全溶液处理钙钛矿LED提供了新的方案。相关论文以题目为“All-Solution-Processed Perovskite Light-Emitting Diodes Based on a Thiol-Modified ZnO Electron-Transporting Layer”发表在The Journal of Physical Chemistry Letters期刊上。
钙钛矿发光二极管（PELED）具有高色纯度、宽色域、易于光谱转换和溶液可加工等优点。成分和界面工程使PELED的外量子效率（EQE）超过20%。然而，目前制造高性能PeLED的大多数方法一定要通过真空热沉积的电荷传输或注入层（TPBi、MoOx、LiF等），这增加了生产所带来的成本并对扩大制造提出了挑战。相比之下，全溶液方法为柔性和可穿戴光电器件的可扩展应用提供了一条简单、廉价、大规模的途径。尽管全溶液处理的PeLED在聚合物添加剂和导电纳米颗粒油墨方面取得了一些进展，但其性能仍落后于真空热沉积器件。
ZnO纳米颗粒（NP）因其高电子迁移率、低功函数、优异的光学透明性和环境友好性而被大范围的使用在在所有溶液处理的量子点发光二极管中制造电子传输层（ETL），由此产生优异的性能。然而，全溶液处理LED中使用的ZnO NPs通常分散在极性溶剂中，如乙醇、异丙醇、丁醇等，这会导致钙钛矿膜的破坏。因此，在钙钛矿发射层顶部制造ZnO膜会导致严重的激子猝灭。这样一些问题可以通过调节钙钛矿成分和使用ZnO NP的金属掺杂剂和正交分散剂来缓解。此外，ZnO NPs和钙钛矿之间不合适的能级会导致电子从钙钛矿转移到ZnO，这也会导致光致发光（PL）猝灭。降低ZnO油墨的溶剂极性以在所有溶液处理的PeLED中获得更好的性能是要解决的紧迫挑战。
在此，作者提出了一种新型的ZnO NPs在非极性正庚烷分散剂中的应用，用于制备全溶液处理的绿色PELED。非极性S-ZnO油墨防止了钙钛矿薄膜的破坏，并有助于保持钙钛矿发射层的光致发光特性。钙钛矿/S-ZnO基器件实现了6.36%的EQE和21000cd/m2的亮度，比基于钙钛矿/P-ZnO的器件性能高出10倍和7倍。（文：爱新觉罗星）
图1。（a）钙钛矿（对照）和不同溶剂处理的钙钛矿膜在365nm紫外光下的照片。（b） PL光谱和（c）对照和不同溶剂处理的钙钛矿膜的PL瞬态衰减光谱。
图2:（a）配体交换法合成S-ZnO。（b）不同形式ZnO的XRD图谱。（c和d）TEM图像。（e） 红外光谱。（f） P-ZnO和S-ZnO的1H和（g）13C 光谱。
图3。P-ZnO和S-ZnO中的（a）C元素、（b）S元素和（C）Zn元素的XPS。（d） P-ZnO和SZnO纳米粒子溶液的紫外-可见吸收光谱。（e） UPS和（f）P-ZnO和S-ZnO薄膜的能级值。
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