Amélioration des performances d’émission du pérovskite inorganique CsPbBr3 par dopage FA+ et son application dans les LED à lumière blanche

LIU Yuxin ,  

BIAN Ang ,  

摘要

Les matériaux semi-conducteurs à pérovskite sont largement reconnus pour leurs excellentes propriétés de conversion photoélectrique, leur bande interdite ajustable, leur facilité de préparation et leur faible coût, offrant un fort potentiel d'application dans la nouvelle génération d’écrans d’affichage lumineux et de dispositifs photovoltaïques. Les points quantiques pérovskites inorganiques tels que CsPbBr3, grâce à leurs propriétés d’émission lumineuse uniques, sont devenus un sujet central dans le domaine de la recherche sur l’émission de pérovskite. Cependant, leurs performances lumineuses et leur stabilité environnementale présentent encore certaines limites. Cet article étudie systématiquement, par une stratégie de dopage aux cations organiques combinée à la spectroscopie stationnaire et transitoire, l’effet du dopage par l’ion formamidinium (FA+) sur l’optimisation des performances optiques et de la stabilité des points quantiques pérovskites totalement inorganiques CsPbBr3. Les résultats montrent que le dopage FA+ améliore significativement les performances d’émission de CsPbBr3, avec une intensité maximum de photoluminescence atteinte à un ratio de 20% de FA+, environ 2,8 fois supérieure à celle sans dopage. L’analyse de la luminescence variable en température a déterminé une énergie de liaison d’exciton de 47,1 meV pour Cs0.8FA0.2PbBr3. Le dopage par FA+ réduit l’énergie des phonons optiques longitudinaux dans CsPbBr3, ce qui aide à diminuer la vitesse des transitions non radiatives et à améliorer le rendement quantique d’émission. L’analyse spectroscopique transitoire révèle qu’après dopage FA+, la relaxation des excitons thermiques intra-bande et la recombinaison non radiative sont ralenties, prolongeant ainsi la durée de vie moyenne de la fluorescence de 13,68 ns à 19,56 ns, et la durée de vie des excitons de 774,1 ps à 1319,2 ps. Les diodes électroluminescentes basées sur ces points quantiques Cs0.8FA0.2PbBr3 présentent une émission lumineuse stable et une lumière blanche idéale avec des coordonnées colorimétriques de (0.3784, 0.3163). Ces résultats confirment la faisabilité du contrôle des performances optiques des points quantiques CsPbBr3 par dopage à l’ion formamidinium, fournissant des indications pour la conception et l’application de LED à lumière blanche.

关键词

pérovskite hybride organique-inorganique; dopage par ion formamidinium; spectre de fluorescence; spectroscopie transitoire; LED lumière blanche

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