引言

金属卤化物钙钛矿凭借窄谱发射、可调带隙、高载流子迁移率与宽色域等优异光电特性，在发光二极管领域取得显著进展。自2014年首个室温钙钛矿发光二极管报道以来，其外量子效率已在宽光谱范围内突破20%，展现出在新一代显示与照明领域的应用潜力。此外，钙钛矿发光二极管正成为可见光通信系统中光学发射器的理想候选：其窄发射线宽与易光谱调控特性有利于实现密集波分复用与颜色选择通信，理论研究表明其具备千兆赫兹级调制带宽潜力，且相较于传统III-V族半导体，钙钛矿材料还具有溶液加工性、缺陷容忍度与机械柔韧性等优势。

尽管这些优势使钙钛矿发光二极管成为可见光通信的潜力光源，但其实际应用仍处于示范阶段。现有研究多聚焦于提升外量子效率，对调制性能内在机制的探索仍显不足。为实现高速运行，仍需克服电荷注入失衡、缺陷诱导非辐射复合与效率滚降等关键挑战：高电流密度下界面陷阱与俄歇过程主导的非辐射复合会直接淬灭电致发光强度，降低信噪比与数据保真度；而不良界面接触导致的电荷注入不足则会加剧电阻电容时间常数，从根本上限制调制带宽。

近期研究通过烷基铵阳离子协同工程与硅基结构优化实现了高速数据传输，并揭示了调控调制行为的复合机制。其他如钾盐缺陷钝化、表面钝化层构建与电限制结构等策略虽有所改进，但其调制带宽在可比器件面积下仍低于3.2兆赫兹。这些发现表明需进一步研究以提升调制带宽，并深化对影响可见光通信性能的本征光电特性的理解。

异质界面与缺陷诱导的非辐射复合已被证实是制约器件性能的主要损耗机制。钙钛矿层与空穴传输层间的界面因铅位点配位不足与界面失配易形成缺陷，引发严重的激子淬灭与界面非辐射复合。尽管聚乙撑二氧噻吩因其溶液加工性与可见光区透光性被广泛使用，但其空穴迁移率、与钙钛矿的能级匹配及界面接触质量仍有提升空间，以避免电荷失衡与积累。

这些界面挑战不仅制约辐射效率，更限制钙钛矿发光二极管的调制响应。因此，设计能同步实现界面缺陷钝化与电荷注入平衡的多功能界面修饰层，成为释放钙钛矿发光二极管在高速可见光通信应用中潜力的关键。

复旦大学郭睿倩、田朋飞、梅时良等人提出采用两性离子甜菜碱柠檬酸盐的多功能界面修饰策略，可同步实现缺陷钝化与电荷注入平衡。该分子通过与Pb²⁺配位降低陷阱密度，通过与PEDOT:PSS的离子相互作用降低空穴注入势垒，结合甲醇处理提升界面接触性与导电率。这些协同效应有效抑制非辐射损耗并降低RC时间常数。最终器件实现4.9 MHz调制带宽与55.56 Mbps数据传输速率，在同类器件中创下最佳性能纪录。该工作揭示了界面工程对提升可见光通信性能的重要作用，为发展基于钙钛矿发光二极管的高速可见光通信提供了可行路径。

结果

原文链接

Synergistic Interfacial Engineering Enables High-Performance Perovskite LEDs for High-Speed Visible Light Communication

Danyang Zhao, Handan Xu, Jialin Yin, Shiliang Mei, Yifei Qiao, Haiyang He, Xiangyang Chen, Zehui Liang, Bingzhe Wang, Pengfei Tian, and Ruiqian Guo

ACS Energy Letters 0, 10

DOI: 10.1021/acsenergylett.5c02737