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Localized Electron Density Engineering for Bright and Stable Near-Infrared Electroluminescence from All-Inorganic Lead-Free Tin Halides
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2024-09-11 , DOI: 10.1021/acsenergylett.4c01965 Qian Teng 1 , Jinyang Li 1 , Jinsui Li 1 , Xiaodan Yan 2 , Chenhao Li 1 , Qinghua Tan 1 , Wendi Qin 1 , Jinlu He 2 , Fanglong Yuan 1
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2024-09-11 , DOI: 10.1021/acsenergylett.4c01965 Qian Teng 1 , Jinyang Li 1 , Jinsui Li 1 , Xiaodan Yan 2 , Chenhao Li 1 , Qinghua Tan 1 , Wendi Qin 1 , Jinlu He 2 , Fanglong Yuan 1
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Near-infrared light-emitting diodes (NIR LEDs) with emission wavelengths over 900 nm offer promising applications, but creating efficient, bright, and stable NIR LEDs is still a major challenge. Here, we develop NIR LEDs that are efficient, bright, and stable, emitting beyond 900 nm based on all-inorganic CsSnI3 through the meticulous engineering of the localized electron density of Sn2+ using N,N′-methylenediacrylamide (MBAA). Experimental investigations and theoretical calculations reveal that the multiple lone electron pairs of C═O units in MBAA can form strong coordination bonds with Sn2+, resulting in a reduced defect density and intrinsic hole doping density, and improved stability of the CsSnI3. The resulting NIR LEDs peaking at 943 nm show a high radiance of 204 W sr–1 m–2, a high external quantum efficiency of 6.56%, and an exceptionally long operational half-lifetime of over 150 h at a high constant current density of 50 mA cm–2.
中文翻译：
全无机无铅锡卤化物明亮稳定的近红外电致发光的局域电子密度工程
发射波长超过 900 nm 的近红外发光二极管 (NIR LED) 具有广阔的应用前景，但制造高效、明亮且稳定的 NIR LED 仍然是一个重大挑战。在这里，我们通过使用N , N '-亚甲基丙烯酰胺 (MBAA) 精心设计 Sn 2+的局域电子密度，开发出基于全无机 CsSnI 3 的高效、明亮且稳定的近红外 LED，发射波长超过 900 nm。实验研究和理论计算表明MBAA中C=O单元的多个孤电子对可以与Sn 2+形成强配位键，从而降低缺陷密度和本征空穴掺杂密度，提高CsSnI 3的稳定性。由此产生的 NIR LED 峰值波长为 943 nm，具有 204 W sr –1 m –2的高辐射亮度、6.56% 的高外量子效率，以及在高恒定电流密度下超过 150 小时的超长工作半衰期。 50 mA cm –2 。
更新日期：2024-09-11
中文翻译：
全无机无铅锡卤化物明亮稳定的近红外电致发光的局域电子密度工程
发射波长超过 900 nm 的近红外发光二极管 (NIR LED) 具有广阔的应用前景，但制造高效、明亮且稳定的 NIR LED 仍然是一个重大挑战。在这里，我们通过使用N , N '-亚甲基丙烯酰胺 (MBAA) 精心设计 Sn 2+的局域电子密度，开发出基于全无机 CsSnI 3 的高效、明亮且稳定的近红外 LED，发射波长超过 900 nm。实验研究和理论计算表明MBAA中C=O单元的多个孤电子对可以与Sn 2+形成强配位键，从而降低缺陷密度和本征空穴掺杂密度，提高CsSnI 3的稳定性。由此产生的 NIR LED 峰值波长为 943 nm，具有 204 W sr –1 m –2的高辐射亮度、6.56% 的高外量子效率，以及在高恒定电流密度下超过 150 小时的超长工作半衰期。 50 mA cm –2 。
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