作者:山東LED顯示屏廠家 發(fā)布時間:2023-06-25 20:40 瀏覽次數(shù) :
北京大學(xué)物理學(xué)院現(xiàn)代光學(xué)研究所、介觀物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室肖立新教授課題組與合作者通過利用雙功能配體,有效分離晶體的生長與成核過程,原位可控制備了均相鈣鈦礦納米晶薄膜,并由此制成高性能的鈣鈦礦發(fā)光二極管。
2023年6月14日,相關(guān)研究成果以“分離晶體生長與成核過程實(shí)現(xiàn)原位可控制備高效發(fā)光鈣鈦礦納米晶”(Separating Crystal Growth from Nucleation Enables the in-situ-controllable Synthesis of Nanocrystals for Efficient Perovskite Light-emitting Diodes)為題發(fā)表于《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)上。
鹵化物鈣鈦礦在太陽能電池、光電探測器、激光器和發(fā)光二極管等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值,它結(jié)合了多種優(yōu)異的光電性能:可調(diào)節(jié)的帶隙、較長的載流子擴(kuò)散距離和低成本的溶液制備方法等。
目前鈣鈦礦納米晶大部分采用溶液相中預(yù)合成膠體納米晶的方法,雖然有效控制了納米晶的尺寸和均勻性,但為了防止納米晶的聚集,使用了大量的長鏈配體(如油胺和油酸,導(dǎo)電性差),從而限制其在電致發(fā)光器件的應(yīng)用。而通過傳統(tǒng)的原位制備方法所形成的納米晶,其性能較預(yù)合成的納米晶有較大的差距,原因是鈣鈦礦結(jié)晶過程過快而不容易得到均勻生長的納米晶(圖一)。
針對這一難題,研究團(tuán)隊(duì)通過研究配體結(jié)構(gòu)對于原位結(jié)晶過程的影響,開創(chuàng)性地引入了一種雙功能的配體Br-NH3+(CH2)4COOH (δ‐AVA?HBr),實(shí)現(xiàn)對鈣鈦礦結(jié)晶過程中晶體生長與結(jié)晶成核過程的分離調(diào)控,成功制備了具有6.8 ± 1.6納米的量子限域尺寸的鈣鈦礦納米晶均相薄膜(圖二)。
此外,結(jié)合表面配體鈍化策略,得到具有接近100%發(fā)光量子產(chǎn)率的鈣鈦礦納米晶薄膜。最終,實(shí)現(xiàn)了電流效率達(dá)109cd A-1(對應(yīng)外量子效率24.2%)的高穩(wěn)定性綠光鈣鈦礦發(fā)光二極管,超過了常規(guī)膠體納米晶發(fā)光器件的性能,展示了在光電子領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價值。
發(fā)表成果中,北京大學(xué)物理學(xué)院現(xiàn)代光學(xué)研究所博士研究生俞文錦為第一作者,加拿大多倫多大學(xué)魏明楊、吉林大學(xué)張立軍教授、上海大學(xué)廖英杰副研究員及肖立新為共同通訊作者,合作者還包括北京大學(xué)物理學(xué)院、材料科學(xué)與工程學(xué)院、化學(xué)與分子工程學(xué)院及合作單位的多位研究人員。研究工作得到了國家科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及北京大學(xué)長三角光電科學(xué)研究院等經(jīng)費(fèi)支持。