综述:钙钛矿基发光电化学池的兴起

【字体: 时间:2025年09月09日 来源:physica status solidi (RRL) – Rapid Research Letters 2

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  (编辑推荐)本综述系统梳理了钙钛矿基发光电化学池(PeLEC)的研究进展,重点阐释了其窄光谱发射、能隙可调、高光致发光效率等优异光电特性,以及溶液加工、低成本制造等优势。文章从材料结构、能带特性、器件机制等基础原理出发,深入探讨了材料优化与器件改进策略,并展望了其在显示、照明等光子学技术中的应用前景。

  

Abstract

钙钛矿半导体凭借光谱窄发射、可调能隙(tunable energy gap)、高光致发光量子效率(high photoluminescence efficiency)等特性,成为光子学领域的研究热点。基于钙钛矿的发光电化学池(PeLEC)因其结构简单、可溶液加工和低成本等优势崭露头角。

材料与机制

钙钛矿(Perovskite)的ABX3晶体结构赋予其独特的载流子传输特性。PeLEC工作时,离子迁移形成内建电场,实现电子-空穴复合发光。研究表明,通过卤素组分调控(如CH3NH3PbI3-xBrx)可优化发射波长,而界面工程能显著提升器件效率。

优化策略

材料层面:混合阳离子(如FA+/MA+)和钝化策略可抑制非辐射复合;器件层面:优化电极界面和电解质组分能增强稳定性。实验显示,双功能PeLEC器件可同时实现发光与光检测,为可穿戴传感器提供新思路。

挑战与展望

当前PeLEC面临效率滚降(efficiency roll-off)和湿度敏感性等瓶颈。未来研究需聚焦:①开发新型封装材料;②探索无铅钙钛矿体系;③拓展近红外(NIR)器件应用。这一技术有望推动柔性显示和生物成像领域的革新。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。

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