All inorganic perovskites are regarded as promising candidates for light-emitting diodes (LEDs) due to their excellent luminescent properties and material stability. However, the film morphology of the perovskite emitting layer has a substantial effect on the device performance of perovskite LEDs (PeLEDs). Herein, we developed a facial method to optimize the film morphology of solution-processed CsPbBr3 films by incorporating a Lewis base of caprylyl sulfobetaine (SB3-10) into the perovskite precursor. The interaction between SB3-10 molecules and metal ions in perovskites could retard the crystallization of the CsPbBr3 film, producing a uniform film with a smooth surface morphology. In addition, the addition of SB3-10 could passivate the defects and traps in the perovskite layer to suppress the nonradiative recombination of the charge carriers. Consequently, the resulting CsPbBr3:SB3-10 based PeLEDs presented a maximum external quantum efficiency of 2.3% with a bright luminance of 23 240 cd m−2 and a maximum current efficiency of 8.45 cd A−1. The finding in this work provides a better understanding of the role of SB3-10 based Lewis base in controlling the surface morphology of the CsPbBr3 films.

1.
A.
Kojima
,
K.
Teshima
,
Y.
Shirai
, and
T.
Miyasaka
,
J. Am. Chem. Soc.
131
,
6050
(
2009
).
2.
M.
Li
,
Z. K.
Wang
,
M. P.
Zhuo
,
Y.
Hu
,
K. H.
Hu
,
Q. Q.
Ye
,
S. M.
Jain
,
Y. G.
Yang
,
X. Y.
Gao
, and
L. S.
Liao
,
Adv. Mater.
30
,
1800258
(
2018
).
3.
Z. K.
Tan
,
R. S.
Moghaddam
,
M. L.
Lai
,
P.
Docampo
,
R.
Higler
,
F.
Deschler
,
M.
Price
,
A.
Sadhanala
,
L. M.
Pazos
,
D.
Credgington
,
F.
Hanusch
,
T.
Bein
,
H. J.
Snaith
, and
R. H.
Friend
,
Nat. Nanotechnol.
9
,
687
(
2014
).
4.
Y.
Hu
,
Q.
Wang
,
Y. L.
Shi
,
M.
Li
,
L.
Zhang
,
Z. K.
Wang
, and
L. S.
Liao
,
J. Mater. Chem. C
5
,
8144
(
2017
).
5.
D.
Han
,
M.
Imran
,
M. J.
Zhang
,
S.
Chang
,
X. G.
Wu
,
X.
Zhang
,
J. L.
Tang
,
M. S.
Wang
,
S.
Ali
,
X. G.
Li
,
G.
Yu
,
J. B.
Han
,
L. X.
Wang
,
B. S.
Zou
, and
H. Z.
Zhong
,
ACS Nano
12
,
8808
(
2018
).
6.
L.
Dou
,
Y.
Yang
,
J. B.
You
,
Z.
Hong
,
W. H.
Chang
,
G.
Li
, and
Y.
Yang
,
Nat. Commun.
5
,
5404
(
2014
).
7.
H. T.
Wei
,
Y. J.
Fang
,
P.
Mulligan
,
W.
Chuirazzi
,
H. H.
Fang
,
C. C.
Wang
,
B. R.
Ecker
,
Y. L.
Gao
,
M. A.
Loi
,
L.
Cao
, and
J. S.
Huang
,
Nat. Photonics
10
,
333
(
2016
).
8.
G. C.
Xing
,
N.
Mathews
,
S. S.
Lim
,
N.
Yantara
,
X. F.
Liu
,
D.
Sabba
,
M.
Grätzel
,
S.
Mhaisalkar
, and
T. C.
Sum
,
Nat. Mater.
13
,
476
(
2014
).
9.
C. W.
Tang
and
S. A.
VanSlyke
,
Appl. Phys. Lett.
51
,
913
(
1987
).
10.
L.
Zhang
,
Y. X.
Zhang
,
Y.
Hu
,
X. B.
Shi
,
Z. Q.
Jiang
,
Z. K.
Wang
, and
L. S.
Liao
,
ACS. Appl. Mater. Interfaces
8
,
16186
(
2016
).
11.
X. B.
Shi
,
M. F.
Xu
,
D. Y.
Zhou
,
Z. K.
Wang
, and
L. S.
Liao
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
233304
(
2013
).
12.
P.
Meredith
and
A.
Armin
,
Nature
562
,
197
(
2018
).
13.
Y.
Cao
,
N. N.
Wang
,
H.
Tian
,
J. S.
Guo
,
Y. Q.
Wei
,
H.
Chen
,
Y. F.
Miao
,
W.
Zou
,
K.
Pan
,
Y. R.
He
,
H.
Cao
,
Y.
Ke
,
M. M.
Xu
,
Y.
Wang
,
M.
Yang
,
K.
Du
,
Z. W.
Fu
,
D. C.
Kong
,
D. X.
Dai
,
Y. Z.
Jin
,
G. Q.
Li
,
H.
Li
,
Q. M.
Peng
,
J. P.
Wang
, and
W.
Huang
,
Nature
562
,
249
(
2018
).
14.
K. B.
Lin
,
J.
Xing
,
L. N.
Quan
,
F. P. G.
Arquer
,
X. W.
Gong
,
J. X.
Lu
,
L. Q.
Xie
,
W. J.
Zhao
,
D.
Zhang
,
C. Z.
Yan
,
W. Q.
Li
,
X. Y.
Liu
,
Y.
Lu
,
J.
Kirman
,
E. H.
Sargent
,
Q. H.
Xiong
, and
Z. H.
Wei
,
Nature
562
,
245
(
2018
).
15.
S.
Yuan
,
Z. K.
Wang
,
M. P.
Zhuo
,
Q. S.
Tian
,
Y.
Jin
, and
L. S.
Liao
,
ACS Nano
12
,
9541
(
2018
).
16.
K. M.
Boopathi
,
R.
Mohan
,
T. Y.
Huang
,
W.
Budiawan
,
M. Y.
Lin
,
C. H.
Lee
,
K. C.
Ho
, and
C. W.
Chu
,
J. Mater. Chem. A
4
,
1591
(
2016
).
17.
L.
Song
,
X. Y.
Guo
,
Y. S.
Hu
,
Y.
Lv
,
J.
Lin
,
Z. Q.
Liu
,
Y.
Fan
, and
X. Y.
Liu
,
J. Phys. Chem. Lett.
8
,
4148
(
2017
).
18.
G.
Li
,
Z. K.
Tan
,
D.
Di
,
M. L.
Lai
,
L.
Jiang
,
J. H.
Lim
,
R. H.
Friend
, and
N. C.
Greenham
,
Nano Lett.
15
,
2640
(
2015
).
19.
Y.
Zhao
,
H.
Tan
,
H.
Yuan
,
Z.
Yang
,
J. Z.
Fan
,
J.
Kim
,
O.
Voznyy
,
X.
Gong
,
L. N.
Quan
, and
C. S.
Tan
,
Nat. Commun.
9
,
1607
(
2018
).
20.
J.
Wang
,
N.
Wang
,
Y.
Jin
,
J.
Si
,
Z. K.
Tan
,
H.
Du
,
L.
Cheng
,
X.
Dai
,
S.
Bai
,
H.
He
,
Z.
Ye
,
M. L.
Lai
,
R. H.
Friend
, and
W.
Huang
,
Adv. Mater.
27
,
2311
(
2015
).
21.
X. L.
Yang
,
X. W.
Zhang
,
J. X.
Deng
,
Z. M.
Chu
,
Q.
Jiang
,
J. H.
Meng
,
P. Y.
Wang
,
L. Q.
Zhang
,
Z. G.
Yin
, and
J. B.
You
,
Nat. Commun.
9
,
570
(
2018
).
22.
C.
Wu
,
Y. T.
Zou
,
T.
Wu
,
M. Y.
Ban
,
V.
Pecunia
,
Y. J.
Han
,
Q. P.
Liu
,
T.
Song
,
S.
Duhm
, and
B. Q.
Sun
,
Adv. Funct. Mater.
27
,
1700338
(
2017
).
23.
H. C.
Cho
,
C.
Wolf
,
J. S.
Kim
,
H. J.
Yun
,
J. S.
Bae
,
H.
Kim
,
J. M.
Heo
,
S.
Ahn
, and
T. W.
Lee
,
Adv. Mater.
29
,
1700579
(
2017
).
24.
M. Y.
Ban
,
Y. T.
Zou
,
J. P. H.
Rivett
,
Y. G.
Yang
,
T. H.
Thomas
,
Y. S.
Tan
,
T.
Song
,
X. Y.
Gao
,
D.
Credington
,
F.
Deschler
,
H.
Sirringhaus
, and
B. Q.
Sun
,
Nat. Commun.
9
,
3892
(
2018
).
25.
K. Y.
Yan
,
M. Z.
Long
,
T. K.
Zhang
,
Z. H.
Wei
,
H. N.
Chen
,
S. H.
Yang
, and
J. B.
Xu
,
J. Am. Chem. Soc.
137
,
4460
(
2015
).
26.
Q.
Wang
,
X. P.
Zheng
,
Y. H.
Deng
,
J. J.
Zhao
,
Z. L.
Chen
, and
J. S.
Huang
,
Joule
1
,
371
(
2017
).
27.
Y. H.
Kima
,
H. C.
Choa
, and
T. W.
Lee
,
PNAS
113
,
11694
(
2016
).
28.
L. N.
Quan
,
F. P. G.
Arquer
,
R. P.
Sabatini
, and
E. H.
Sargent
,
Adv. Mater.
30
,
1801996
(
2018
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.