综述:交流电场下钙钛矿动态电致发光调制研究

【字体: 时间:2025年09月05日 来源:Advanced Optical Materials 7.2

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  (编辑推荐)本综述系统阐释了交流电(AC)驱动钙钛矿发光器件的突破性进展,揭示了其在降低工作电压、提升发光效率(Luminous Efficiency)和抑制离子迁移方面的独特优势,为智能显示和柔性电子(FLexible Electronics)提供了颠覆性解决方案。

  

Abstract

钙钛矿发光器件凭借高效率、溶液加工性和可调发射光谱,已成为下一代显示技术的革命性平台。尽管当前主流器件采用直流(DC)驱动,但交流(AC)驱动模式正引发研究热潮。研究表明,AC驱动不仅能显著降低工作电压至家用电源兼容范围,其低频特性更可有效抑制钙钛矿晶格内的离子迁移现象——这是导致DC器件性能衰减的关键因素。通过调制载流子在交变电场中的输运行为,AC驱动使发光效率提升达30%以上,器件寿命延长近5倍。

载流子动力学特性

在AC电场中,钙钛矿材料的载流子呈现独特的极化弛豫效应。当电场频率低于103 Hz时,离子迁移与电子空穴复合形成动态平衡;而高于此临界频率时,离子被"冻结",仅电子参与导电过程。这种频率依赖特性为设计低功耗器件提供了新思路:通过优化AC波形(如方波占空比),可实现载流子注入效率与复合发光的协同调控。

器件结构与性能

三明治结构LED:采用透明电极/钙钛矿/介电层的经典构型,在100Hz方波驱动下获得18.7%的外量子效率(EQE),较DC模式提升2.4倍。

横向结构晶体管:通过栅极AC信号调控发光沟道,实现0.1V超低工作电压,适用于可穿戴电子皮肤。

柔性显示阵列:基于聚酰亚胺衬底的AC驱动模块,在5%应变下仍保持90%初始亮度,弯曲循环1000次无衰减。

挑战与展望

当前AC驱动仍面临高频相位延迟(>104 Hz时亮度下降40%)等瓶颈。未来研究将聚焦于:①开发宽频响应钙钛矿组分;②设计自适应AC驱动集成电路;③建立器件可靠性评价标准。随着AC-AC转换技术的突破,这类器件有望在三年内实现与市电直连的智能窗等创新应用。

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