喷墨打印钙钛矿发光二极管

近期，《发光学报》2021年第5期文章“基于LiF修饰层的喷墨打印钙钛矿发光二极管”被选为当期封面文章。《发光学报》执行主编郝振东研究员特别邀请该篇文章的通讯作者李福山教授，对其进行封面故事专访。

李福山教授围绕封面文章中喷墨打印钙钛矿发光二极管方面的意义进行了深入解答，展望了喷墨打印钙钛矿发光二极管的未来前景，分享了其研究团队近期其他相关工作和重要成果。本期，让我们一起走进李福山教授研究团队，了解封面文章背后的故事。

郑春波，郑鑫，冯晨，倪梓全，鞠松蔓，李福山*，基于LiF修饰层的喷墨打印钙钛矿发光二极管[J]. 发光学报, 2021, 42(5):565-574. DOI：10.37188/CJL.20210058

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http://cjl.lightpublishing.cn/thesisDetails#10.37188/CJL.20210058

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李福山（通讯作者）：喷墨打印技术是近几年快速发展的技术之一，该技术与传统实验上使用的旋涂、刮涂相比材料利用率更高、更加适合大面积的产品制备；同时这种技术使溶液法制备高精度图形化产品成为可能。目前这方面已经有较多的研究，显示出较好的应用前景。

另外值得注意的是，经过近年来的研究，钙钛矿发光器件（PeLEDs）的外量子效率（EQE）已超过20%，有望作为新一代的发光光源应用于照明和显示领域。然而，目前发光器件仍然局限于旋涂工艺，发光区域约为几平方毫米。小发射面积明显限制了它们的实用化进程，特别是阻碍了它们在显示和固态照明中的应用。

为此，我们在前期喷墨打印量子点LED工作基础上，结合喷印钙钛矿薄膜生长调控和发光器件结构设计，希望为喷墨打印钙钛矿发光器件的研究提供方向和突破。

目前，我们在《发光学报》发表的文章提出采用LiF界面修饰层实现打印钙钛矿薄膜均匀性和器件电荷输运双重调控，获得了像素化均匀发射的PeLED；我们也在期刊Organic Electronics上发表了当前最高外量子效率（EQE）的打印钙钛矿发光器件（8.25l m/W, EQE 3.03%, 10 992 cd/m²，Organic Electronics, 2021, 93: 106168.），揭示了钙钛矿量子点在喷印过程中的堆垛成膜机制。相信这些工作会对相关研究起到启示性作用。

喷墨打印高亮度钙钛矿型量子点发光器件

Organic Electronics, 2021, 93: 106168

李福山（通讯作者）：喷墨打印技术中最关键的是墨水，墨水不仅仅跟所选用的原材料有关，还跟所采用基板表面状态有密切关系。本文中所使用的墨水是钙钛矿前驱液，它的溶剂是二甲基亚砜。由于发光器件采用叠层结构，前驱液必然要沉积在下层的有机传输层上。由于亲疏水性的差异，前驱液溶剂难以在有机传输层上平整地铺展，钙钛矿发光层均匀性欠佳，导致了器件漏电流过大、效率低的问题。

本文利用在有机传输层上沉积一层极薄的LiF层来改善铺展性，该方法不仅实现了钙钛矿前驱液的有效铺展，而且得益于LiF本身对于空穴的阻挡作用，有利于改善器件电荷注入平衡。

与传统利用等离子体处理或臭氧处理基底来增加铺展性相比，采用LiF修饰层的基底处理方式没有破坏底层有机功能层的困扰，也没有传统方式处理后短时间内失效的不足。

李福山（通讯作者）：钙钛矿作为近年来材料研究的热点，必然与多种领域有广泛的结合。与这篇文章类似，我们团队利用钙钛矿材料在基底表面的输运差异性，通过喷墨打印的方法实现了一种不可复制的标签，用于防伪和唯一标记（ACS Nano, 2019, 13(2): 2042-2049；ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12(35): 39649-39656）。除此之外，也根据这种材料的特性结合了多种应用，例如人工神经突触、传感器等等（Advanced Functional Materials, 2020, 30(11): 1908901.；Nanoscale, 2021, 13(1): 253-260）。

随着钙钛矿材料研究的不断深入，与之相对应的工程化技术应用也会蓬勃发展，例如喷墨打印钙钛矿光电器件技术。相信在不久的将来，我们有望在日常生活中能使用到钙钛矿材料的技术成果。