一种基于单组分发射体芳香氮化碳的暖白色发光二极管gydF4y2Ba

白光发光二极管(wled)作为高效的固态照明日益取代白炽灯泡和荧光灯管，以解决能源节约和碳中和问题gydF4y2Ba^{1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba2gydF4y2Ba，gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba4gydF4y2Ba}．商用wled是由蓝色发光二极管芯片和黄色发光荧光粉涂层组成的多色混合器件，由于发光器件降解速率不同，以及重叠吸收造成的能量损失，随着时间的推移，发光颜色不稳定。因此，覆盖可见光谱的宽带电致发光(EL)单组分材料是下一代人工照明的理想材料，它可以解决这些问题，并进一步简化制造过程gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba．相比之下，这样的材料是极其罕见的，因为电子-空穴对往往达到最低的能态，并导致单色发射gydF4y2Ba^5gydF4y2Ba．基于单一有机发射器制备的白光有机led仅有几种，如1,3,5-三(2-(9-乙基卡苄基-3)乙烯)苯、4,40-二(9-(10-芘基蒽))三苯胺、三(4-(苯乙基)苯基)胺等。gydF4y2Ba^{6克ydF4y2Ba，gydF4y2Ba7gydF4y2Ba，gydF4y2Ba8gydF4y2Ba}．近年来，各种具有自捕获激子的低维金属卤化物钙钛矿被证明能发射宽带白光，但这些材料的EL报道较少，其峰值亮度仅在70 cd m左右gydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}，没有记录效率gydF4y2Ba^{9gydF4y2Ba，gydF4y2Ba10gydF4y2Ba，gydF4y2Ba11gydF4y2Ba，gydF4y2Ba12gydF4y2Ba，gydF4y2Ba13gydF4y2Ba，gydF4y2Ba14gydF4y2Ba，gydF4y2Ba15gydF4y2Ba}．gydF4y2Ba

石墨氮化碳(g-CN)是一种合成工艺简单、成本低、毒性低、化学稳定性好的二维高分子半导体gydF4y2Ba^{16gydF4y2Ba，gydF4y2Ba17gydF4y2Ba，gydF4y2Ba18gydF4y2Ba，gydF4y2Ba19gydF4y2Ba，gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba21gydF4y2Ba}．g-CN材料表现出宽频谱，这是由N 2p轨道边缘孤对价带与sp反键轨道导带之间的辐射跃迁得到的gydF4y2Ba^2gydF4y2BaC−N债券gydF4y2Ba^{22gydF4y2Ba，gydF4y2Ba23gydF4y2Ba}．此外，它们的发射光谱可通过结构操纵、杂原子掺杂、共聚等方式在可见光范围内进行调节，突出了g-CN作为白光发射器的潜力gydF4y2Ba^{19gydF4y2Ba，gydF4y2Ba24gydF4y2Ba，gydF4y2Ba25gydF4y2Ba，gydF4y2Ba26gydF4y2Ba}．受这些优点的鼓舞，g-CN材料在照明方面得到了广泛的应用，但大多数研究工作只是对其光致发光性能的研究gydF4y2Ba^{27gydF4y2Ba，gydF4y2Ba28gydF4y2Ba，gydF4y2Ba29gydF4y2Ba，gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba31gydF4y2Ba}．到目前为止，基于g-CN材料制备高性能的EL器件仍然是一个挑战。gydF4y2Ba

在此，我们首先演示了一个有效的、明亮的暖白色EL器件，来自芳香g-CN作为单组分发射器。苯基修饰可以增强三-s-三嗪结构的刚度，减弱电子-声子耦合，从而显著提高光致发光量子产率(PLQY)，从5提高到40%。苯基修饰的g-CN (PhCN)的发光光谱覆盖范围为425 ~ 750 nm，半宽半宽(FWHM)为100 nm。采用真空沉积法制备了基于PhCN的wled，并通过优化电荷注入工艺提高了wled的性能。因此，这些器件表现出3.2 V的低启动电压，并达到1885 cd m的亮度里程碑gydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}外部量子效率(EQE)为1.20%(功率效率为2.05 lm W)gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})．基于phcn的led显示暖白光发射，FWHM为110 nm，色度坐标为(0.44,0.52)，色温为3700 K。gydF4y2Ba

g-CN材料的结构和光学性能gydF4y2Ba

以三聚氰胺和2,4 -二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪为前驱体，通过热聚合法制备了g-CN (p-CN)和PhCN样品。如图所示。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba透射电镜(TEM)图像显示p-CN为典型的二维层状结构。相反，PhCN的TEM图像(图。gydF4y2Ba1 bgydF4y2Ba)表现出明显的带状结构，最后聚集成层状结构。PhCN能带宽度约为2.5 nm，带间距约为1.0 nm。由此可以推测，芳香三聚氰胺的苯环打破了CN网络的有序聚合规律。p-CN和PhCN的傅里叶变换红外(FT-IR)光谱在1200-1600 cm处表现出强烈的振动带gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}805厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}(无花果。gydF4y2Ba1 cgydF4y2Ba)，这分别归因于CN杂环的拉伸模态和七嗪单元的振动gydF4y2Ba^{19gydF4y2Ba，gydF4y2Ba25gydF4y2Ba，gydF4y2Ba26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba32gydF4y2Ba，gydF4y2Ba33gydF4y2Ba}．重要的是，与p-CN相比，PhCN在697 cm处苯基的C-H键发生弯曲振动gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}，表示与CN网络成键的苯基gydF4y2Ba^{19gydF4y2Ba，gydF4y2Ba25gydF4y2Ba，gydF4y2Ba32gydF4y2Ba，gydF4y2Ba33gydF4y2Ba}．同时，由于苯环的共轭效应，在1629 cm附近可以观察到苯环的宽拉伸振动带gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}这也表明苯基与CN网络的成功结合gydF4y2Ba^32gydF4y2Ba．固态gydF4y2Ba^13gydF4y2Ba进行了核磁共振测试以进一步证实苯在PhCN中的引入。如图附图所示。gydF4y2Ba1gydF4y2Bap-CN和PhCN均具有三-s-三嗪基g-CN的特征峰在156.4和164.3 ppm，这些特征峰属于-CNgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba和- cngydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(NHgydF4y2Ba_xgydF4y2Ba)的三-s-三嗪gydF4y2Ba^{34gydF4y2Ba，gydF4y2Ba35gydF4y2Ba}．在PhCN的110.6 ppm处观察到另一个属于苯碳的特征峰，表明苯成功掺入gydF4y2Ba^34gydF4y2Ba．p-CN和PhCN的x射线衍射(XRD)谱图在27.4°处具有相同的衍射峰(图1)。gydF4y2Ba1 dgydF4y2Ba)，可索引到共轭芳系堆积的(002)类石墨面，计算其层间距离为0.326 nmgydF4y2Ba^{17gydF4y2Ba，gydF4y2Ba18gydF4y2Ba，gydF4y2Ba19gydF4y2Ba，gydF4y2Ba25gydF4y2Ba，gydF4y2Ba27gydF4y2Ba}．p-CN在13.1°处还有一个衍射峰，这是由于缩合的三-s-三嗪单元的周期性排列造成的gydF4y2Ba^{17gydF4y2Ba，gydF4y2Ba18gydF4y2Ba，gydF4y2Ba27gydF4y2Ba}．而PhCN在13.1°衍射峰消失。结合以上分析，我们可以得出结论，苯的存在将打破CN网络的聚合规律，结束三-s-三嗪的周期性排列。这也可以通过元素分析来验证(补充表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．p-CN的C/N摩尔比为0.778，接近理想的g-CN材料(C/N = 0.75)，但PhCN上升到1.105。一方面，PhCN中的苯基在CN网络中引入额外的C源，不参与七嗪的形成。另一方面，较低的聚合度共同决定了C/N摩尔比的增量(见补充说明)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba详细讨论)gydF4y2Ba^{19gydF4y2Ba，gydF4y2Ba26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba36gydF4y2Ba}．此外，我们在相同的条件下，在Ar气氛中制备了PhCN样品。在NgydF4y2Ba_2gydF4y2BaAr气氛排除了PhCN在制备过程中的n掺杂(补充图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba及补充表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．根据上述分析，p-CN和PhCN的热聚合工艺及具体结构图如图所示。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

数字gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba一个,gydF4y2BabgydF4y2Bag-CN材料的吸收光谱和PL光谱。p-CN在450 nm处有一个明显的吸收边，在465 nm处发射，FWHM为95 nm。PhCN的吸收光谱明显红移，在480 ~ 800 nm范围内有较宽的吸收尾。通过Tauc图计算出它们的带隙为2.75和2.28 eV。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．我们初步推测PhCN吸收尾较宽的原因是苯基加入CN网络增强了CN网络的共轭度，促进了电子离域。通过理论计算，进一步深入研究了吸收效应。PhCN的PL光谱包括一个主发射峰和几个肩峰，总体半宽宽为100 nm。它可以装进以470、490、524、565和588 nm为中心的五个峰(补充表)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba),分别。第一个峰出现在470 nm处，是由于氮化能带的孤对电子在σ*导带和孤对价带之间发生了跃迁。第二次在490 nm处可能发生在桥N原子和三-s-三嗪之间，这与σ*导带和π价带之间的跃迁有关gydF4y2Ba^{19gydF4y2Ba，gydF4y2Ba37gydF4y2Ba}．σ*-π跃迁的可能性可归因于g-CN结构中引入了苯基，使得π轨道的能级降低，同时增强了三-s-三嗪结构的刚性gydF4y2Ba^37gydF4y2Ba．第三和第四次发射来自于π*导带向孤对价带和π价带的跃迁gydF4y2Ba^{19gydF4y2Ba，gydF4y2Ba27gydF4y2Ba}．最后一种可能源于苯基诱导的中间态和π价带。PhCN样品发射光谱中3,4,5峰的面积占整个发射光谱的92.4%。数字gydF4y2Ba3 cgydF4y2Ba展示了p-CN和PhCN粉体在自然光和365 nm激发光下的数字照片。在365 nm紫外光照射下，p-CN和PhCN分别发出蓝色和绿色荧光，这与它们的PL光谱很吻合。在275 ~ 450 nm的不同激发光下，对PhCN的PL光谱进行了测量，其PL光谱基本保持不变(图1)。gydF4y2Ba3 dgydF4y2Ba)，表明不同聚合程度的PhCN物种发生相同的激发和重组过程。数字gydF4y2Ba3 egydF4y2Ba说明了在385 nm UV光下PhCN的功率相关PL测量结果，在0.9 ~ 10 W cm范围内呈线性相关gydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}斜率约为1，证实了PhCN的激子发光性质。随后，在375 nm皮秒脉冲激光下进行了p-CN和PhCN的时间分辨PL (TR-PL)测量。如图所示。gydF4y2Ba3 fgydF4y2Ba及补充表gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba，衰减曲线可以用多指数衰减函数拟合。p-CN在465 nm处和PhCN在470和490 nm处表现出三指数衰减过程。最慢的过程可归因于辐射复合，较慢和较快的特征可归因于非辐射复合和能级间的电子转移过程。p-CN在465 nm和PhCN在470和490 nm的辐射复合寿命分别为23.07、43.28和60.50 ns。PhCN在525、565和600 nm处表现出双指数衰减过程。长寿命和短寿命主要由辐射过程和非辐射过程引起，对应的辐射寿命分别为77.71、86.37和79.07 ns。正如预期的那样，辐射复合寿命的变化趋势与PL强度的变化很好地吻合。与p-CN相比，PhCN中的苯基会促进CN网络的电子离域化，降低电子转移的势垒，提高三-s-三嗪结构的刚度，减弱电子-声子耦合和荧光猝灭，从而显著改善PhCN中电子-空穴的辐射重组。PhCN的PLQY为40%，是p-CN(5%)的8倍。gydF4y2Ba

g-CN材料的物理性能gydF4y2Ba

应用时变密度泛函理论(TD-DFT)模拟计算了g-CN材料的激发能和振子强度。如图所示。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba一个,gydF4y2BabgydF4y2Ba， PhCN的振子强度明显高于p-CN，说明苯基的存在使PhCN吸收更多的光子。对应的摩尔吸收系数(gydF4y2BaεgydF4y2Ba)曲线可以通过振荡强度的高斯展宽得到。因此，PhCN的摩尔吸收系数比p-CN高。值得注意的是，PhCN在较长的波长下振荡强度相对较弱，说明苯环可以“激活”CN网络。因此，PhCN的吸收光谱发生红移，在较长的波长处出现吸收尾。此外，我们通过紫外光电子能谱(UPS)研究了它们的价电子结构，得到了它们的HOMO和LUMO能级，如图Supplementary Fig所示。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba．PhCN的HOMO能级与p-CN基本保持一致，但p-CN的LOMO能级从−3.35 eV下降到−3.80 eV。因此，在CN网络中加入富电子基团苯基对p-CN的光学性质有很大影响，降低能带能，提高PLQY，延长辐射复合寿命。根据上述结果，我们可以描绘出如图所示的激励和去激励过程。gydF4y2Ba4摄氏度gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

为了研究g-CN材料的物理性能，为设计led器件结构提供理论依据，进行了Mott-Schottky (M-S)测试，并采用有机半导体中广泛应用的空间电荷限制电流(SCLC)方法计算了样品的电子迁移率和空穴迁移率gydF4y2Ba^{38gydF4y2Ba，gydF4y2Ba39gydF4y2Ba}．数字gydF4y2Ba5gydF4y2Bap-CN和PhCN在1000 Hz下的M-S曲线。M-S图的正斜率表明p-CN和PhCN都具有n型半导体特性。载流子迁移率gydF4y2BaμgydF4y2Ba可由下式计算:gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2BaJgydF4y2Ba为电流密度，gydF4y2BaεgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba真空介电常数(8.85 × 10 ?gydF4y2Ba^{−14gydF4y2Ba}F厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})，gydF4y2BaεgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba为相对介电常数(有机半导体一般取3)，gydF4y2BaµgydF4y2Ba是载体的移动性，gydF4y2BaVgydF4y2Ba应用偏差，和gydF4y2BadgydF4y2Ba是薄膜厚度。如图所示。gydF4y2Ba5 b, cgydF4y2Ba，电子迁移率(gydF4y2BaµgydF4y2Ba_{e -gydF4y2Ba})和井眼流动性(gydF4y2BaµgydF4y2Ba_{h +gydF4y2Ba}分别用氧化铟锡(ITO)/PhCN (50 nm)/Ag (40 nm)和ITO/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)/PhCN (50 nm)/Ag (40 nm)器件结构在暗环境下进行了估计。结果表明，该方法具有良好的应用前景gydF4y2BaµgydF4y2Ba_{e -gydF4y2Ba}(1.21 × 10gydF4y2Ba^{−3gydF4y2Ba}厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2BaVgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}年代gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})的比率约为该比率的三倍gydF4y2BaµgydF4y2Ba_{h +gydF4y2Ba}(4.07 × 10 .gydF4y2Ba^{−4gydF4y2Ba}厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2BaVgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}年代gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})，这与n型半导体的特性一致。gydF4y2Ba

基于g- cn的LED设备gydF4y2Ba

为了展示PhCN在led中的潜在应用，以PhCN作为单组分发光层制备了一系列EL器件。首先，我们用ITO/PEDOT的器件结构制作LED:PSS/聚(9-乙烯咔唑)(PVK)/PhCN (5 nm)/2,2 '，2 " -(1,3,5-苄基三酰基)-tris(1-苯基-1- h -咪唑)(TPBi, 40 nm)/LiF (1 nm)/Al (80 nm)(图I为器件I)。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)．原子力显微镜(AFM)测量显示PhCN薄膜均匀沉积在PEDOT:PSS/PVK表面。gydF4y2Ba7一个gydF4y2Ba)，粗糙度约为1.47 nm，满足器件制备的要求。数字gydF4y2Ba6 dgydF4y2Ba表明，器件I的电流密度随偏置电压的增大而均匀增大，最大电流密度可达279 mA cmgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}，表明该器件具有良好的电子注入和空穴注入性能。器件I的开通电压较低，约为4 V，最大亮度为915 cd mgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}电压为6.6 V时(图5)gydF4y2Ba6 egydF4y2Ba)．器件发射出明亮的暖白色光，FWHM为120 nm, CIE色度坐标为(0.42,0.51)，对应色温为3990 K(图1)。gydF4y2Ba6我gydF4y2Ba)．效率较差，最大EQE和功率效率仅为0.23%和0.37 lm WgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}，分别见图。gydF4y2Ba6 fgydF4y2Ba)．如图所示。gydF4y2Ba6克gydF4y2Ba，随着偏置电压的增加，EL谱的变化可以忽略不计。器件EL谱的主发射峰在565 ~ 573 nm范围内，表明在偏压激励下更容易发生π*到π跃迁，也说明器件的发射来自PhCN。此外，在EL光谱的450nm处还观察到一个小的发射峰，推测这是由PVK发射引起的。gydF4y2Ba

由于PhCN的电子迁移率高于空穴迁移率，我们可以通过改进空穴注入和减少电子注入来改善led的载流子平衡。首先，我们在HTL中加入中间层聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二酰基)-co-(4,4 ' -(N-(4-二丁基苯基)二苯胺)](TFB)，它不仅具有介于PEDOT:PSS和PVK之间的中间能级(器件II，图2)。gydF4y2Ba6 bgydF4y2Ba)，但孔迁移率也高于PVKgydF4y2Ba^{40gydF4y2Ba，gydF4y2Ba41gydF4y2Ba，gydF4y2Ba42gydF4y2Ba}，降低了井眼运移障碍，提高了井眼注入能力。AFM检验(图。gydF4y2Ba7 bgydF4y2Ba)表明，该HTL上PhCN膜的粗糙度约为1.63 nm，说明TFB的插入不影响PhCN膜的沉积。采用ITO/PEDOT:PSS/PVK/PhCN (5 nm)/三氧化钼(MoOgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba) (40nm)/LiF (1nm)/Al (80nm)和ITO/PEDOT:PSS/TFB/PVK/PhCN (5 nm)/MoO .gydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba(40 nm)/LiF (1 nm)/Al (80 nm)。电流密度-电压曲线显示(补充图。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)，加入TFB后器件的电流密度显著增加。优化后，器件II的电流密度(图。gydF4y2Ba6 dgydF4y2Ba)较器件I明显增大，最大电流密度达到850 mA cmgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}．器件II的低开通电压为3.8 V，高亮度为1552 cd mgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}8.2 V电压时(图5)gydF4y2Ba6 egydF4y2Ba)， CIE色度坐标和对应的色温(0.39,0.48)和4278 K。gydF4y2Ba6我gydF4y2Ba),分别。与设备I相比，设备II的性能略有提高，最大EQE和功率效率分别为0.29%和0.40 lm WgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}，分别见图。gydF4y2Ba6 fgydF4y2Ba)．如图附图所示。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba，器件I和器件II的EL光谱基本相同，TFB的加入并没有改变PhCN的EL特性。同时，制备了以p-CN作为发射层的控制器件(记为器件IIc，如图。gydF4y2Ba6 bgydF4y2Ba)，显示非常糟糕的性能。器件IIc发出蓝紫色发光，峰值亮度，最大EQE，功率效率为295 cd mgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}、0.06%、0.04 lm WgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}，分别见图。gydF4y2Ba6e f IgydF4y2Ba和补充图gydF4y2Ba6 bgydF4y2Ba)．AFM图像(补充图。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)表明p-CN膜被均匀覆盖，粗糙度为1.54 nm，这排除了膜质量对器件性能的影响。器件IIc的EL谱在450nm处有一个主发射峰，在520 nm处有一个肩峰。为了验证器件I、II和IIc在450 nm处的EL起源，我们制备了不含g-CN材料的led器件。带g-CN的器件I和带g-CN的器件II的EL光谱发射中心约为430-450 nm(补充图gydF4y2Ba8gydF4y2Ba)．因此，我们推断器件I、II和IIc在约450 nm处的EL来自PVK发射。相比之下，器件IIc在约520 nm处的EL肩峰可归因于p-CN的发射，这表明p-CN材料的电致发光性能较差。gydF4y2Ba

其次，用LUMO较低、电子迁移率较小的4,6- bis(3,5-二(吡啶-3-基)苯基)- 2-甲基嘧啶(B3PYMPM)取代TPBi，降低电子注入容量(器件III，图)。gydF4y2Ba6摄氏度gydF4y2Ba）gydF4y2Ba^{43gydF4y2Ba，gydF4y2Ba44gydF4y2Ba}，其横断面扫描电子显微镜图像如图所示。gydF4y2Ba7 cgydF4y2Ba．此外，B3PYMPM具有较低的HOMO能级，有利于阻挡空穴，减少电子-空穴的界面非辐射复合。因此，与器件I和器件II相比，器件III的电流密度明显减小(图2)。gydF4y2Ba6 dgydF4y2Ba)，也可以用纯电子设备进行验证(补充图。gydF4y2Ba9gydF4y2Ba)．由于LUMO能级较低，电子可以在较低的电压下从B3PYMPM注入到PhCN。因此，器件III显示极低的打开电压为3.2 V，并达到明亮的暖白光发射，最大亮度为1885 cd mgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}在10.6 V电压下，最大EQE和功率效率分别为1.20%和2.05 lm WgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}，分别见图。gydF4y2Ba6 e, fgydF4y2Ba及补充影片gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)，这比以前关于基于g- cn的led的报告要好得多(表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．EL的FWHM为110 nm(图1)。gydF4y2Ba6小时gydF4y2Ba)， CIE坐标为(0.44,0.52)，对应色温约为3700 K(图5)。gydF4y2Ba6我gydF4y2Ba)．我们制作了一个带g-CN的器件III，并对其进行了测试，以证明器件III的EL来自PhCN(补充图)。gydF4y2Ba10gydF4y2Ba)．与PhCN的PL相比，器件I、II和III的EL谱出现了“红移”。我们拟合了器件I和器件II的EL谱，拟合了5个峰，而器件III的EL谱拟合了4个峰(补充图。gydF4y2Ba11gydF4y2Ba)．拟合的490、525、560和590 nm处的EL峰与PhCN的490、524、565和588 nm处的PL峰位置一致，表明PL和EL过程的发射能级相同。需要注意的是，随着峰值位置的红移，拟合的EL峰值面积增加，这与对应的PL峰值不一致。在446 nm处的EL峰可以归因于PVK的发射。PL和EL光谱的差异是由PL和EL过程中不同的重组动力学引起的。在PL过程中，处于基态的电子吸收光子并被激发到高能量能级。被激发的电子会逐渐放松到较低的能级;同时，一些电子会在弛豫过程中重组。在EL过程中，电子从ETL迁移到PhCN，这些电子优先注入到相同但较低能级的PhCN中。注入的电子也会放松到较低的能级，同时重组。 Therefore, compared with the PL process, more electrons recombine in lower energy levels in the EL process, causing more emissions at longer wavelengths (denoted as “redshift”). The lower the LOMO of ETL, the more “redshift” of EL (TPBi vs B3PYMPM).

如图附图所示。gydF4y2Ba12gydF4y2Ba，在恒流模式下测试设备III的设备运行寿命。不幸的是，led的寿命只有十几分钟。需要强调的是，phcn基led的光谱非常稳定，在工作过程中不会发生明显的颜色偏移。当然，对g-CN材料及其led器件的深入了解和优化还需要更多的努力。gydF4y2Ba

综上所述，以PhCN作为单组分发光层制备了一系列的暖白光led。通过调整空穴和电子输运层，我们得到了ITO/PEDOT结构的冠军器件:PSS/TFB/PVK/PhCN/B3PYMPM/LiF/Al。优化后的led在开灯电压、亮度和EQE方面表现出较高的性能。该器件发出的暖白光CIE色度坐标为(0.44,0.52)，色温为3700 K，在室内照明中具有很大的应用潜力。g-CN是继有机小分子、聚合物分子和钙钛矿等之后，在EL器件领域有前途的发光材料。为了充分了解和提高g-CN材料的电致发光性能，还需要进一步的研究。gydF4y2Ba

材料及化学品gydF4y2Ba

三聚氰胺(99%)，2,4 -二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪(98%)和三氧化钼(MoOgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba， 99.95%)从Macklin购买。氯苯(CB, 99.5%)购自阿拉丁。聚(9-乙烯基咔唑)(PVK)、2,2 '，2 " -(1,3,5-苄基三基)-三(1-苯基-1- h -咪唑)(TPBi)和4,6-双(3,5-二(吡啶-3-基)苯基)−2-甲基嘧啶(B3PYMPM)购自发光技术公司。聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-co-(4,4 ' -(N-(4-仲基丁基苯基)二苯胺)](TFB)购自美国染料源公司。聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)型号CLEVIOS P VP Al 4083，从贺利氏采购。所有化学品在使用前未进一步净化。gydF4y2Ba

p-CN和PhCN的制备gydF4y2Ba

将三聚氰胺(10 g)放入有盖的氧化铝坩埚中，然后转移到管式炉中，在加热速度为5℃min的情况下，连续加热至550℃gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}，并在高纯度NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba气体(纯度:99.999%)气氛，流速为10毫升/分钟gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}2小时。将产物磨成粉末，得到p-CN样品。将2,4 -二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪(5g)放入有盖的氧化铝坩埚中，转移至管式炉中，在高纯NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba气体或氩气(纯度:99.999%)气氛(10毫升/分钟)gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})，加热速率最小为2.3°CgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}．PhCN产品也被研磨成粉末，产率约为20%。gydF4y2Ba

g- cn基led的制备gydF4y2Ba

对于一个典型的制造，2 cm × 2 cm的ITO玻璃在去离子水、丙酮和异丙醇的超声浴中洗涤10分钟，每次重复，并用氧等离子体处理10分钟。PEDOT:用超纯水按1:1的比例稀释PSS溶液，然后在ITO玻璃上旋转镀膜，转速4000转60秒，然后在150℃空气中退火20分钟。TFB或PVK溶于浓度为2.5 mg ml的氯苯(CB)中gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}备用。在充氮手套箱中，TFB/CB溶液在2000 rpm转速下旋涂45 s，然后在150°C下退火30 min。将70 μL的CB滴在涂有TFB薄膜的基板上，在2000 rpm下旋涂45 s, 120℃下退火30 s，得到TFB薄膜。PVK/CB (70 μL)溶液在4000 rpm转速下旋涂60 s，在手套箱中120°C退火20 min。最后，将基底转移到真空沉积室中，在约5 × 10的真空条件下，通过热蒸发依次沉积PhCN或p-CN (5 nm)、TPBi或B3PYMPM (40 nm)、LiF (1 nm)和Al (80 nm)gydF4y2Ba^{−7gydF4y2Ba}托。gydF4y2Ba

特征gydF4y2Ba

将g-CN材料在异丙醇中超声分散30分钟，然后滴在超薄碳载体膜上干燥。利用日本JEM-F200型透射电镜(TEM)对g-CN的表面形貌进行了分析。傅里叶变换红外(FT-IR)光谱在Nicolette 6700 FIIR分光光度计(Thermo，美国)上进行。采用X 'Pert-PRO MPD衍射仪(PANalytical B.V.，荷兰)在40 KV和40 mA的辐射下测定了粉末的X射线衍射(XRD)谱图。固态gydF4y2Ba^13gydF4y2Ba用AVAN CE NEO 400核磁共振光谱仪(Bruker，瑞士)测量C核磁共振谱。元素分析(EA)在Vario EL立方体元素分析仪(Elementar，德国)上进行。紫外/可见吸收光谱在Cary 5000分光光度计(安捷伦，美国)上获得。用QEPro光谱仪(美国海洋光学公司)测量了不同激发波长和不同功率密度下的PL光谱。使用FLS1000荧光光谱仪(Edinburgh Instruments, UK)和375 nm皮秒脉冲激光器测量时间分辨PL (TR-PL)光谱。紫外线光电子能谱(UPS)使用Axis Supra光电子能谱仪(SHIMADZU, Kratos, UK)进行测试。PLQY测量在QEPro光谱仪(Ocean Optics, America)上进行，配备积分球和385 nm LED作为激发光。在黑暗条件下，在交流幅值为5 mV、频率为1000 Hz的直流电位范围内测量了莫特-肖特基(M-S)曲线。原子力显微镜(AFM)试验采用Bruker SNL-10硅尖，采用德国Bruker公司的多模8原子力显微镜进行。 Scanning electron microscope (SEM) images were collected with Regulus 8100 (Hitachi, Japan).

DFT计算gydF4y2Ba

第一性原理计算是基于DFT进行的，在维也纳从头计算模拟包中实现。计算基于DFT, b3lyp/6-31 g(d)。在优化的基态结构下，利用TD-DFT计算了从基态到一系列激发态的激发能和振子强度。采用Multiwfn和VMD软件包进行数据处理和渲染gydF4y2Ba^{45gydF4y2Ba，gydF4y2Ba46gydF4y2Ba}．gydF4y2Ba

LED器件性能测试gydF4y2Ba

所有设备都在一个装满N的手套盒中进行测试gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba．Keithley 2450源计(Keithley，美国)为设备提供稳定的电流和电压输出。然后用美国海洋光学公司的QEPro光谱仪与积分球连接，采集EL器件的光信号。gydF4y2Ba