相比于三维钙钛矿，准二维钙钛矿（quasi-two-dimensional, quasi-2D）材料在光电器件（LED）中有非常好的应用前景，准二维钙钛矿材料中的激子结合能较高（通过激子结合发光，提高了辐射复合），晶相的稳定性也较高。通常方法有降低缺陷浓度的方法（能够降低非辐射能量损失），增强钙钛矿薄膜的结晶性（降低空洞的漏电），实现双极电荷注入（bipolar charge injection）并将其限制在钙钛矿层中。三维钙钛矿的激子结合能较弱（9~40 meV），且介电常数较大（ε_r>10），这对光伏作用有利，但是对电致荧光作用并无优势。在电致荧光器件中，对激子的控制是重要过程。通常将三维钙钛矿通过聚合物等限制生长在纳米范围能够部分限制激子在晶界内。但是三维钙钛矿生长中的反溶剂过程难以控制。

最近三维和二维钙钛矿的共用在太阳能电池中得到了一些发展(Adv. Funct. Mater. 2020, 2000457, DOI: 10.1002/adfm.202000457)。层间配体工程在高效钙钛矿LED器件中体现了非常好的作用。层间结构材料的方法还有广泛的设计空间，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室的苏仕健和陈东成等发展了一种层间二维、三维钙钛矿共组分（co-interlayer）材料策略，通过苯基丁基溴化铵（phenylbutylammonium bromide (PBABr)）和丙基溴化铵（ propylammonium bromide (PABr)）作为二维钙钛矿配体材料和FAPbBr₃三维钙钛矿混合，实现高效LED器件。 合成这些准二维共层钙钛矿（在二维钙钛矿种混合三维钙钛矿，但是总体依然体现为二维结构）薄膜不用使用反溶剂处理（antisolvent treatment）这种难以控制的过程，是一种高效可控的方法。在这种方法中，材料晶化和形貌上能够很好的控制。通过各种光谱表征方法对材料中的激子性质进行了表征（荧光测试、稳态超快瞬态光谱法等）。通过优化激子结合能、抑制缺陷位点，钙钛矿薄膜的荧光量子产率（Photoluminescence quantum yield, PLQY）达到了89 %。在不加光输出耦合（light out‐coupling）的情况，实现了高达66.1 cd/A 的电流发光效率和15.1 %的外量子效率，这说明混合二维钙钛矿、三维钙钛矿共晶化策略在高效率钙钛矿荧光器件中是好方法。华南理工大学陈东成、苏仕健报道了共层（co-interlayer）二维-三维策略合成绿光准二维钙钛矿LED。

本文要点：

（1） 使用XRD方法对单独的二维钙钛矿薄膜和两种共层钙钛矿薄膜的晶格参数进行表征，发现共层的二维钙钛矿形成了单一新型二维晶相，并且层间距处于两种单独二维钙钛矿薄膜之间。通过UVVIS光谱法测试，发现混合共层二维钙钛矿的吸收峰位置在两种单独二维钙钛矿之间。

（2） 将三维钙钛矿材料FAPbBr₃加入到混合二维钙钛矿（PABr+PBABr）中，改变两种二维钙钛矿的比例，并通过GIWAXS（掠入射小角x衍射）方法对不同比例混合准二维钙钛矿的晶化程度和晶体方向性进行表征。使用UVVIS、荧光量子产率、荧光寿命等光学光谱对不同二维钙钛矿的荧光性能进行表征。使用稳态超快瞬态光谱法对0~1000 ps范围内可见光的吸收变化进行了表征。测试了器件的电致发光性能（Electroluminescent）和不同电压和电流之间的关系。

参考文献

Fanyuan Meng; Xinyan Liu; Yuxuan Chen; Xinyi Cai; Mengke Li; Tingting Shi; Ziming Chen; Dongcheng Chen*; Hin‐Lap Yip; Charusheela Ramanan; Paul W. M. Blom; Shi‐Jian Su*

Co‐Interlayer Engineering toward Efficient Green Quasi‐Two‐Dimensional Perovskite Light‐Emitting Diodes

Adv. Funct. Mater. 2020, 1910167. DOI: 10.1002/adfm.201910167

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201910167