什麼是鈣鈦礦發光二極體(PeLED)？
鈣鈦礦發光二極體(Perovskite LED；PeLED)是一種使用金屬鹵化物鈣鈦礦(Perovskite)材料作為發光層(EML)的發光二極體。這些鈣鈦礦材料具有ABX₃的結構，其中"A"是單價陽離子（如Cs⁺、MA⁺或FA⁺），"B"是二價陽離子（如Pb²⁺或Sn²⁺），而"X"則是鹵離子（如Cl⁻、Br⁻或I⁻）。PeLEDs以其優異的光電子特性聞名，包括高光致發光量子產率（Photoluminescence Quantum Yield；PLQY）、窄發射線寬、及溶液製程的特徵，使其成為下一代顯示和照明技術的有力候選者。
PeLED與OLED的差異
OLED（有機發光二極體）依賴有機材料作為其發光層，但 PeLED 則使用鈣鈦礦化合物。這一關鍵差異帶來了各種不同的特性：
PeLED的優勢與應用
優勢：
高亮度與高效率：PeLED 在綠色與紅色波長範圍內表現出卓越的亮度和外部量子效率（EQE）。研究顯示，PeLED 的 EQE 可達 30%以上，亮度最高可達 470,000 cd/m²。
- 色純度與可調性：鈣鈦礦材料可精確調整能隙，帶來高色純度，使 PeLED 非常適合用於高品質的彩色顯示。
- 溶液製程能力：PeLED 可使用低成本的溶液製程方法製作，例如旋塗和噴墨印刷，非常適合大規模生產。
應用：
- 高品質顯示器：由於其亮度與色純度，PeLED 非常適合用於高色彩準確度的顯示器，如電視、智慧手機和高端顯示設備。
- 照明應用：PeLED 的高亮度使其在新一代照明技術中展現出潛力，尤其適合紅色與綠色光範圍的照明應用。
材料比較
對於 PeLEDs:
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發光層材料：FAPbBr3, MAPbBr3, CsPbBr3,等
作用：這些材料能實現高效綠色與紅色發光，具備卓越的色純度，非常適合顯示作用。 -
電子傳輸層 (ETL) 材料：PO-T2T, 4PACz(摻雜劑), PCBM, TPBi, PFN, Alq3, Bphen, B3PyPPM, B3PyMPM, TiO2, 等.
作用：增強電子注入並減少重組損失，提升整體裝置效率。 -
電洞傳輸層 (HTL) 材料：Poly-TPD, PVK, TFB, PEDOT:PSS,等
Function：促進電洞傳輸與電荷平衡，提升裝置性能並延長壽命。
對於OLED:
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發光層材料：Ir(ppy)3, Alq3, TADF emitters, phosphorescent dyes
作用：用於電視、智慧型手機及可穿戴設備中，以其明亮色彩與高效率著稱。 -
Electron Transport Layer (ETL) Materials：TPBi, Bphen, C60, 等等
作用：提高電子遷移率與裝置穩定性，降低能耗。 -
Hole Transport Layer (HTL) Materials：Spiro-OMeTAD, NPB, PEDOT:PSS
作用：增強電洞注入、改善裝置效率並提升顯示亮度。
未來展望
PeLED與OLED各自擁有光明的未來。OLED因其優異的靈活性與影像品質已成為手機、平板、電視等消費性電子產品的主流技術。而PeLED則憑藉其優越的效率與可調發光特性，正逐漸成為OLED的有力競爭者。目前研究正集中於解決PeLED的穩定性問題以及實現高效穩定的藍光發射，這將有助於推動PeLED的廣泛商業應用。隨著持續的技術進展，PeLED有望在下一代顯示器、照明等領域中發揮重要作用，甚至在市場上與OLED展開競爭或相互補充。
補充參考
Lee, J., Xie, Z., Wang, L., & Hou, J. (2024). Advancements in Interfacial Engineering for Perovskite Light-Emitting Diodes. Chemistry – A European Journal, 30, e202400372.
Xiong, W., Tang, W., Zhang, G. et al. Controllable p- and n-type behaviours in emissive perovskite semiconductors. Nature 633, 344–350 (2024).
