鈣鈦礦基質(zhì)在量子點（QD）上的外延生長使高效紅光發(fā)光二極管（LED）得以出現(xiàn)，因為它將高效電荷傳輸與強大的表面鈍化結(jié)合起來。然而，到目前為止，在天藍LED的情況下，在基質(zhì)異質(zhì)結(jié)構(gòu)中合成寬帶隙（Eg）量子點仍然是難以捉摸的。
在鹵化鉛鈣鈦礦（APbX3）基質(zhì)中加入量子點（QD）可以實現(xiàn)高效的電荷傳輸和表面鈍化，從而實現(xiàn)高效和穩(wěn)定的光電子學。已經(jīng)開發(fā)了3種基于基質(zhì)固體中鈣鈦礦量子點的紅光發(fā)光二極管（LED），在初始亮度為100 cdm時，其外部量子效率（EQE）超過18%，工作壽命（T50）超過2000 h。這種方法為高效穩(wěn)定的鈣鈦礦光電器件打開了大門。就鈣鈦礦型天藍色LED而言，穩(wěn)定性和EQE仍遠低于商業(yè)化標準。Eg>2.55 eV的強約束CsPbBr3量子點可實現(xiàn)藍色發(fā)射。將寬禁帶鈣鈦礦量子點嵌入鈣鈦礦基質(zhì)中，從而為高效的天藍色LED提供了一條途徑。
在這里，來自加拿大的研究人員開發(fā)了鈣鈦礦基質(zhì)固體中的CsPbBr3量子點，該量子點具有較高的發(fā)光效率和光譜穩(wěn)定性，光學Eg超過2.6 eV。篩選了調(diào)節(jié)鈣鈦礦Eg并允許異質(zhì)外延的候選合金，試圖實現(xiàn)晶格匹配的I型能帶排列。由這種材料制成的LED顯示出13.8%的外部量子效率和超過6000 cd m 2的亮度.相關(guān)論文以題目為“Wide-Bandgap Perovskite Quantum Dots in Perovskite Matrix forSky-Blue Light-Emitting Diodes”于2022年發(fā)表在J. Am.Chem. Soc.期刊上。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c12556
在鹵化鉛鈣鈦礦（APbX3）基質(zhì)中加入量子點（QD）可以實現(xiàn)高效的電荷傳輸和表面鈍化，從而實現(xiàn)高效和穩(wěn)定的光電子學。已經(jīng)開發(fā)了3種基于基質(zhì)固體中鈣鈦礦量子點的紅光發(fā)光二極管（LED），在初始亮度為100 cdm時，其外部量子效率（EQE）超過18%，工作壽命（T50）超過2000 h。這種方法為高效穩(wěn)定的鈣鈦礦光電器件打開了大門。就鈣鈦礦型天藍色LED而言，穩(wěn)定性和EQE仍遠低于商業(yè)化標準。Eg>2.55 eV的強約束CsPbBr3量子點可實現(xiàn)藍色發(fā)射。將寬禁帶鈣鈦礦量子點嵌入鈣鈦礦基質(zhì)中，從而為高效的天藍色LED提供了一條途徑。
基質(zhì)固體中量子點的有效電荷輸運要求基質(zhì)和嵌入量子點之間的I型能帶對準，要求基質(zhì)的Eg大于量子點的Eg。混合>30%的Cl可將CsPbBr3基鈣鈦礦的Eg調(diào)諧到2.6 eV以上。然而，高Cl含量導致混合Cl/Br鈣鈦礦的鹵化物偏析（圖1A）?；旌螩l/Br鈣鈦礦基質(zhì)和CsPbBr3量子點之間的晶格失配使得這些材料容易因[PbBr6]4的外延生長而發(fā)生不均勻結(jié)晶。因此，研究了改變鈣鈦礦基質(zhì)中的陽離子如何在不引入晶格畸變的情況下調(diào)節(jié)Eg。我們發(fā)現(xiàn)Sr合金鈣鈦礦的Eg>2.6eV。同時，由于Sr2+和Pb2+具有相似的尺寸，鈣鈦礦的晶格幾乎保持不變。
然而，Sr2+的使用帶來了一個化學挑戰(zhàn)：Sr2+的吸濕性導致空氣中快速形成SrBr2-xH2O，并分解混合Sr/Pb相。通過結(jié)合分子動力學（MD）模擬和實驗結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)了一種新的鈍化劑，雙（4氟苯基）苯基氧化膦（DFPPO）；DFPPO與位于鈣鈦礦表面的Sr2+陽離子強烈配位，并提供足夠的空間位阻，防止H2O侵入鈣鈦礦晶格。（文：愛新覺羅星）
圖1（A）混合Cl/Br鈣鈦礦中鹵化物分離示意圖。（B）PL光譜。（C，D）XRD圖譜。
圖2（A）上圖：Eg位移。中間：PL光子能量比較。底部：離子半徑比較。（B）PL光譜。（C）PL光譜跟蹤。（D）XRD圖譜。（E）Sr2+陽離子解離示意圖。
圖3（A）Sr/Pb混合基質(zhì)固體中CsPbBr3量子點的TA光譜。（B）P2（基質(zhì)）和P3（QD）動力學軌跡。（C）混合Sr/Pb矩陣LED的代表性亮度和電流密度性能與QD產(chǎn)生的應(yīng)用偏壓。（D）EQE。
