通过层间光子回收实现高性能串联钙钛矿LED

钙钛矿串联LED通过垂直堆叠实现光子循环与高效光提取，在3.2V开启电压下获得45.5%峰值EQE，比单单元总和高20%，半衰期达64小时，为高性能多色LED开发提供新路径

摘要

串联发光二极管（Tandem LEDs）是通过将多个发光单元垂直堆叠在一起实现的，这样可以结合各个发光元件的亮度，相比单单元器件而言，这种结构在提高效率和延长寿命方面具有显著优势^1–3。特别是，串联钙钛矿LED受益于钙钛矿材料较小的斯托克斯位移⁴，这一特性原则上能够实现各钙钛矿层之间的有效光子回收，并增强从受激发模式中提取光的能力。然而，如何构建一个能够有效整合每个钙钛矿单元亮度的串联结构仍然是一个重大挑战。在本研究中，我们通过结合两个溶液法制备的钙钛矿发光单元，成功制备出了高效且稳定的串联LED。这种串联结构有效整合了每个发光单元的原始亮度；我们认为，光子回收过程也显著提升了整体的发光效率。最终，我们得到了如下性能的串联钙钛矿LED：开启电压低至3.2伏特，峰值外部量子效率（EQE）高达45.5%（甚至比单单元器件的峰值EQE总和还要高出20%），平均峰值EQE为40.9%，在初始辐射强度为70 W Sr^?1 m^?2的条件下，半衰期为64小时。这些成果标志着通过堆叠钙钛矿LED来实现高性能和多色LED技术的重大进展。