Перовскитните светодиоди (PeLED), със своите значителни предимства като ниска цена на материала, висока яркост на светлината и регулируеми цветове на излъчване, се превърнаха в силно обещаващи кандидати за технологии за дисплеи и осветление от следващо поколение. Още от ранното си развитие PeLED постигнаха забележителни пробиви в производителността. Този скок произтича не само от иновациите в самия материал на емисионния слой, но по-важното - от синергичните ефекти от цялостната оптимизация на структурата на устройството, подобрената ефективност на инжектиране и рекомбинация на носителите, както и от напредъка в инженерството на интерфейсите. Напредъкът в инженерството на интерфейсите ефективно намали загубите на енергия и пасивиращите дефекти. В този контекст, слоят за пренос на дупки (HTL), разположен между емисионния слой и анода, играе ключова роля. Той директно определя ефективността на инжектиране на дупки, загубите от нерадиационна рекомбинация на интерфейса и общата оперативна стабилност на устройството. Следователно, задълбочените изследвания и оптимизацията на HTL са от съществено значение за по-нататъшното подобряване на ефективността и живота на PeLED, ключова стъпка за ускоряване на прехода на тази технология от лабораторни изследвания към практически приложения в дисплеи, осветление и биоизображения.
В пиновата структура на сините PeLED, поли(3,4-етилендиокситиофен):полистирен сулфонатът се използва широко като материал за транспортиране на дупки поради високата си мобилност, добрата оптична прозрачност и обработваемостта в разтвор. PEDOT:PSS обаче показва значителни ограничения в сините PeLED: несъответствието на енергийните му нива с активния перовскитен слой води до висока бариера за инжектиране на дупки и силна нерадиационна рекомбинация; присъщата му хигроскопичност въвежда влага от околната среда, ускорявайки разграждането и фазовото разделяне на перовскитния материал; едновременно с това, проводимостта му е чувствителна към условията на обработка и факторите на околната среда, което води до нестабилна работа на устройството и значителни вариации в ефективността.
За да се справят с тези пречки, въвеждането на полимерен междинен слой между HTL и перовскитния интерфейс за изграждане на функционален мостов слой се е превърнало в ефективно систематично решение. Тази междинна структура позволява прецизна модулация на забранената зона за постигане на ефективно инжектиране на дупки, използва пасивация на интерфейса на молекулярно ниво за потискане на нерадиационната рекомбинация и установява химически инертна бариера за смекчаване на разрушителните реакции, като по този начин синергично повишава ефективността на фотоелектрическото преобразуване и живота на устройството. Сред различните опции, поли(N-винилкарбазол) (PVK) често превъзхожда други полимерни материали за транспорт на дупки поради отличната си способност за образуване на филм, което му придава превъзходно качество и стабилност на интерфейса. Въпреки това, присъщата ниска мобилност на носителите на PVK остава ключово пречка. Въпреки опитите за подобряване на възможностите за транспорт на заряд чрез допиране или адитивно инженерство, преодоляването на ограниченията, наложени от електронната структура на полимерния скелет, остава предизвикателство. Следователно, като се запазват съществуващите предимства на PVK за модулация на интерфейса, има спешна необходимост от разработване на нови полимерни структури с висока мобилност чрез иновативен молекулярен дизайн.
В предишни изследвания е описан нелегиран полимер HTM, „полимер на базата на поливинилкарбазол“, конструиран чрез комбиниране на неконюгиран полиетиленов гръбнак с карбазолови странични вериги от „А-тип“. Когато се използва като мостов слой между PEDOT:PSS и перовскит, този структурен дизайн ефективно модулира енергийните нива, насърчава транспорта на дупки и неговото подравняване с перовскитния слой и потиска нерадиационната рекомбинация. Небесносините PeLED (дължина на вълната на емисия 488 nm), базирани на тази структура, показват работно напрежение от 3 V и максимална външна квантова ефективност от 3,26%, което е 1,27-кратно подобрение в сравнение с устройства без мостовия слой. Тези подобрения в производителността категорично потвърждават превъзходството на стратегията, комбинираща неконюгирания гръбнак с ароматни съединения от А-тип наномрежа. Теоретичните изследвания показват, че въвеждането на силни електроноотнемащи групи (като циано, -CN) в молекулярния гръбнак на PVK може да оптимизира ефективността на междуфазово извличане на заряд чрез повишаване на молекулярния диполен момент и подобряване на стабилността на филма чрез междумолекулни дипол-диполни взаимодействия.
Следователно, за да проучат по-нататък потенциала на стратегията за молекулярно свързване "h и да подобрят производителността на устройството, Сие Линхай и др. от Университета по пощи и телекомуникации в Нанкин, запазвайки тази основна стратегия, въведоха циано групи, за да изградят донорно-акцепторна структура, проектирайки и синтезирайки циано-функционализиран ароматен полимер тип А с наномрежа, P-CzCN. Експерименталната характеристика показва, че P-CzCN показва значително подобрена мобилност на дупките и отлична способност за пасивация на дефекти. Комбинирайки теоретични изчисления и многомащабна характеристика, тази работа систематично изяснява синергичния механизъм за регулиране на циано модификацията върху поведението на молекулярно подреждане, пътищата на транспортиране на носителите и подравняването на енергийните нива на интерфейса. Сините PeLED с мостови слоеве P-CzCN постигнаха максимална яркост от 4040 cd m⁻² и външна квантова ефективност от 5,39% при 488 nm. При различни напрежения, спектърът на електролуминесценцията постоянно се центрира при 488 nm, показвайки отлична спектрална стабилност. P-CzCN предоставя важен пример за функционализиране на мрежово-базирана HTM и е от голямо значение за развитието на практическото приложение на синята PeLED технология.
