钙钛矿发光二极管（PeLED）寿命优化：界面钝化与封装防潮关键技术

引言

钙钛矿发光二极管（Perovskite Light - Emitting Diodes，PeLED）作为一种新兴的显示与照明技术，凭借其高发光效率、低成本、可溶液加工等诸多优势，在近年来引起了科研界和产业界的广泛关注。然而，PeLED的寿命问题一直是制约其大规模商业化应用的关键瓶颈。界面缺陷和非理想界面接触引发的非辐射复合，以及外界水汽入侵导致的材料降解，是影响PeLED寿命的两大主要因素。因此，界面钝化与封装防潮技术成为优化PeLED寿命的关键所在。

界面钝化技术：抑制非辐射复合

界面缺陷的来源与影响

在PeLED中，钙钛矿层与电子传输层（ETL）、空穴传输层（HTL）之间的界面处存在大量的缺陷态。这些缺陷可能源于制备过程中的杂质、晶格失配、表面悬挂键等。非辐射复合中心会在这些缺陷处形成，当电子和空穴在界面处相遇时，它们可能通过非辐射复合的方式释放能量，而不是以光的形式发射出来。这不仅降低了PeLED的发光效率，还会产生热量，加速器件的老化，从而严重影响器件的寿命。

界面钝化策略

有机分子钝化：一些有机小分子，如硫醇类、胺类等，可以通过化学键合的方式与界面处的缺陷位点结合，填补悬挂键，减少缺陷态密度。例如，苯乙基碘化铵（PEAI）常被用于钙钛矿表面的钝化，它能够与钙钛矿表面的铅离子形成配位键，有效降低表面缺陷，提高器件的发光效率和寿命。

无机纳米粒子钝化：无机纳米粒子如氧化铝（Al₂O₃）、氧化硅（SiO₂）等具有较大的比表面积和良好的化学稳定性。它们可以通过物理吸附或化学沉积的方式覆盖在界面处，阻挡电子和空穴与缺陷的接触，减少非辐射复合。同时，无机纳米粒子还可以起到隔离层的作用，防止界面处的化学反应。

聚合物钝化：聚合物材料如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乙二醇（PEG）等具有良好的成膜性和柔韧性。它们可以在界面处形成一层均匀的薄膜，填补界面间隙，改善界面接触，减少界面处的漏电流和非辐射复合。此外，聚合物还可以起到缓冲层的作用，缓解界面处的应力。

封装防潮技术：抵御水汽入侵

水汽对PeLED的危害

水汽是PeLED的“天敌”。钙钛矿材料对水汽非常敏感，水汽会与钙钛矿发生化学反应，导致钙钛矿的分解和降解。例如，水汽会使钙钛矿中的有机阳离子溶解，破坏钙钛矿的晶体结构，从而降低器件的发光性能和稳定性。此外，水汽还会在器件内部形成导电通道，增加漏电流，加速器件的老化。

封装防潮方法

薄膜封装：采用原子层沉积（ALD）、化学气相沉积（CVD）等技术，在PeLED表面沉积一层致密的无机薄膜，如氧化铝、氮化硅等。这些无机薄膜具有良好的阻隔性能，能够有效阻挡水汽的渗透。同时，还可以结合有机薄膜，如聚对二甲苯（Parylene）等，形成无机 - 有机复合薄膜封装结构，进一步提高封装效果。

玻璃封装：将PeLED芯片封装在玻璃基板和盖板之间，通过密封胶将四周密封。玻璃具有良好的化学稳定性和阻隔性能，能够为器件提供一个相对干燥的环境。此外，还可以在玻璃封装内部填充干燥剂，吸收可能残留的水汽。

柔性封装：对于柔性PeLED器件，需要采用柔性封装材料，如聚酰亚胺（PI）薄膜、水氧阻隔膜等。这些柔性封装材料不仅要具备良好的阻隔性能，还要具有一定的柔韧性和可弯曲性，以满足柔性器件的应用需求。

结论与展望

界面钝化与封装防潮技术是优化PeLED寿命的关键技术。通过界面钝化可以有效减少界面缺陷，抑制非辐射复合，提高器件的发光效率和稳定性；而封装防潮则能够抵御外界水汽的入侵，保护钙钛矿材料不被降解，延长器件的使用寿命。目前，虽然在这两方面已经取得了一定的研究进展，但仍然存在一些挑战，如界面钝化材料的长期稳定性、封装技术的成本和工艺复杂度等。未来，需要进一步深入研究界面钝化和封装防潮的机理，开发更加高效、稳定、低成本的钝化材料和封装技术，推动PeLED技术向商业化应用迈进。