双功能小分子添加剂调控准二维钙钛矿相分布实现高效蓝光发光二极管

针对准二维(quasi-2D)钙钛矿蓝光PeLEDs存在的多相分布缺陷和低辐射复合问题，研究人员创新性采用噻吩-2-羧酸(TCA)作为双功能添加剂，通过调控相分布和钝化Pb2+ 缺陷，将薄膜PLQY提升至55%，器件EQE突破7.6%，为准二维钙钛矿光电材料设计提供新思路。

　　

蓝光钙钛矿发光二极管(PeLEDs)作为实现全彩显示的关键组件，其性能长期落后于绿光和红光器件。准二维(quasi-2D)钙钛矿虽具有高激子结合能和强量子限域效应，但复杂的多相分布导致能量转移效率低下，严重制约器件发展。针对这一瓶颈，西安理工大学的研究团队在《Materials Today Energy》发表创新成果，通过引入噻吩-2-羧酸(TCA)这一双功能小分子，同时实现相分布调控和缺陷钝化，将蓝光PeLEDs的外量子效率(EQE)提升至7.6%，较对照组提高2倍。

研究采用紫外-可见吸收光谱、光致发光光谱(PL)和X射线衍射(XRD)等技术，系统分析了TCA对PEABr:CsBr:PbBr₂
体系准二维钙钛矿的调控机制。通过原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)表征薄膜形貌，结合空间电荷限制电流(SCLC)方法评估缺陷密度，最终制备出高效率电致发光器件。

结果与讨论
相分布调控：吸收光谱显示TCA有效抑制n=1相生成，促使n≥2相占比提升至78%，发射峰半高宽收窄至24nm，实现更纯的蓝光发射。
缺陷钝化机制：傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实TCA的羧基与Pb²⁺
形成配位键，将非辐射复合中心密度降低至8.7×10¹⁵
cm^-3
，薄膜PLQY从27%跃升至55%。
薄膜形貌优化：TCA打破前驱体胶束聚集，获得均方根粗糙度仅1.2nm的超平滑薄膜，器件工作电压降至4.3V。

结论
该研究创新性提出"一石二鸟"策略：TCA的噻吩环增强载流子传输，羧基精准钝化铅空位，双重作用使器件最大亮度达2480 cd/m²
。这项工作为设计多功能添加剂提供了范式，被审稿人评价为"准二维钙钛矿相工程的重要突破"。研究获得国家重点研发计划(2024YFE0204600)和国家自然科学基金(62074044)支持，相关技术已申请中国发明专利。