2024-01-08 21:34:52 天美仪拓实验室设备(上海)有限公司
高光致发光量子产率(PLQY)的蓝光和绿光发光器是目前固态照明和彩色显示领域的研究前沿。虽然共价半导体(如Si、Zn共掺杂的GaN)的PLQY值可以达到90%,但共价半导体需要高纯度,并依赖接近1000℃温度下的高温固态合成。作为替代品,离子卤化物钙钛矿因其高光吸收系数、可调带隙、高缺陷容限以及高效光致和电致发光而受到广泛关注。最近研究表明,卤化物钙钛矿的光电特性源于晶体结构中的[MX6]n−基元(其中M是金属阳离子,X 是卤化物阴离子),并且可以被用于发光探索。其中,具有Hf4+或Zr4+中心的八面体,特别是[HfBr6]2-和[ZrBr6]2-八面体很少被研究。一方面,Hf4+和Zr4+金属中心在A2MX6相中具有极大的空气和湿度敏感性,需要高温条件下的严苛合成条件;另一方面,制备的样品极易含有杂质。
基于以上研究背景,美国加州大学洛杉矶分校杨培东教授(通讯作者)等人通过铪(Hf)和锆(Zr)卤化物八面体团簇的超分子组装,展示了近乎统一PLQY的蓝色和绿色发射。高发光的卤化物钙钛矿粉末可以在低温有机溶液中进行合成,并且具有优异的溶液加工性,可以用于薄膜显示器和自发光3D打印。相关研究成果以“Supramolecular assembly of blue and green halideperovskites with near-unity photoluminescence”为题发表在2024年第一期Science期刊上。
1、通过超分子自组装策略,实现了卤化物钙钛矿近乎统一PLQY的蓝光和绿光发射。
2、高发光的钙钛矿粉末可以低温溶液合成,并具有优异的溶液加工性。
图1. [HfBr6]2-离子八面体结构。© 2024 AAAS
综上,本工作中作者提出了一种卤化物钙钛矿(卤化铪和卤化锆)八面体团簇的超分子组装策略,高纯的钙钛矿粉末可以通过低温溶液合成得到,打破了以往高温固态合成和含有较多杂质的限制。得到的卤化物钙钛矿具有近乎统一的PLQY高光发射,蓝光发射PLQY可达到96.2%,绿光发射PLQY为82.7%。并且,这些高发光的钙钛矿粉末可以在环境条件下进行溶液加工,在制备的薄膜显示器和3D打印自发光器件中仍能保持高的PLQY。本研究为卤化物钙钛矿高发光材料的制备研究提供了重要借鉴,有力推动了相关材料在固态照明和彩色显示领域的实际应用。
原文详情:Zhu, et al. Supramolecular assembly of blue and green halide perovskites with near-unity photoluminescence, Science (2024). https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi4196。
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