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《沙特研发出能迅速将蓝光转换成白光的纳米晶体材料》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： chenfang
  • 发布时间：2016-08-19

  • 据报道，沙特阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的研究人员研发出一种纳米晶体材料，能够迅速地将蓝光转换成白光。基于简单、具有成本效益的解决方法，结合常规的氮化物荧光体，该研究团队制造出了大小约8毫微米的铯溴化铅纳米晶体。在蓝色激光的照射下，该纳米晶体发出绿光，而氮化物发出红光，它们结合起来营造一个温馨的白光。该技术可用于缩短信息传输的电磁波波长。

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相关报告

  • 《复旦开发高效的蓝光发射钙钛矿纳米晶》
    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2020-09-25
    • 胶体CsPbX3(X=Br、Cl和I)钙钛矿纳米晶在整个可见光谱上表现出可调谐的带隙，在绿色和红色区域表现出较高的光致发光量子产率。但是，由于缺乏高效的蓝光钙钛矿纳米晶，限制了它们在光电应用中的发展。 来自复旦大学张树宇副教授团队最新研究表明，CsPbBr3纳米晶通过钕掺杂可以实现从绿光到深蓝光的可调谐光电发射，在中心波长在459 nm处的纳米晶具有90%的量子产率。相关论文以题为“Highly Efficient Blue-Emitting CsPbBr3 Perovskite Nanocrystals through Neodymium Doping”发表在Advanced Science。 自2015年第一次报告以来，全无机铯铅卤化物钙钛矿CsPbX3 （X=Br、Cl和I）纳米晶(NCs)经历了快速发展。由于其高光致发光量子产率(PLQYs)和窄带单峰发射剖面，组成和相关带隙的灵活性以及材料合成过程简单，在发光二极管、激光器、太阳能电池、和光电探测等领域具有很大的应用潜力。特别是，NCs可以作为白色发光二极管(WLED)的颜色转换荧光粉，并表现出广泛的色域覆盖。此外，光谱的蓝色部分通常是从氯化物基钙钛矿NCs中获得的，该NCs目前具有较低的稳定性和相对较低的PLQY，从而限制了钙钛矿NCs在器件中的应用。 解决这些挑战的一个有效的解决方案是用B位掺杂剂完全或部分取代Pb2+离子。掺杂离子不仅降低了铅的毒性，而且可以通过接近优化的Goldschmidt公差因子来提高CsPbX3 NCs的热稳定性和相稳定性。B位阳离子在决定钙钛矿的电子能带结构及其发射特性方面也起着至关重要的作用。最近的研究已经证明了成功的B位掺杂采用碱土金属离子、过渡金属离子、类金属离子和镧系离子。双发射是Mn2+、Yb3+、Er3+和Eu3+等掺杂物的另一个常见特征，它来源于钙钛矿主体到掺杂客体的能量转移，但是，原始NCs的窄带单峰发射不可避免地受到损害。 通过Sn2+，Cd2+,Zn2+或Al3+部分交换Pb2+可以成功地实现光致发光（PL）蓝移，而没有其他发射峰。但是上述蓝光发射NCs的PLQY仍然不令人满意。为了解决这一问题，通过将Nd3+引入到CsPbBr3 NCs中作为B位掺杂剂，合成了高效的蓝色发射钙钛矿NCS。 图1. a)CsPbBr3：xNd­3+ (x=7.2%) NCs和原始CsPbBr3NCs薄膜的XPS谱。高分辨率XPS光谱分别对应于b)Nd3+3d，c)Pb2+4f和d)Br− 3d。空心圆形符号表示原始数据，实心曲线表示相应的拟合曲线 图2. a）原始CsPbBr3的计算带结构。轨道特征显示了Pb 6s，6p和Br 4p轨道。b）原始CsPbBr3的VBM和CBM的部分电荷密度。c）计算的CsPbBr3:xNd3+的能带结构（x =12.5％）。轨道特征显示了Pb 6s，6p和Br 4p轨道以及Nd 5d轨道。d）Nd3+掺杂的CsPbBr3的VBM和CBM的部分电荷密度 图3. CsPbBr3:xNd3+NCs的溶液时间分辨光致发光衰减曲线 图4. a）WLED的发射光谱。插图显示了工作中的WLED的相关照片。b）与NTSC电视标准和Rec. 2020年标准相比，本工作中WLED的色域。白点显示WLED设备的CIE颜色坐标为（0.34，0.33） 总的来说，通过便捷的室温合成方法首次成功的将Nd3+成功取代了胶体CsPbBr3 NCs中的Pb2+。掺杂浓度可用于以受控方式将发射光谱从绿色调整为蓝色。发出蓝色的CsPbBr3:xNd3+（x = 7.2％）NCs的PLQY值为90％，光谱宽度为19 nm。使用第一性原理计算证明带隙可调性主要由掺杂剂诱导的电子变化驱动，而PLQY的增加与掺杂剂诱导的电子变化驱动的激子结合能增加以及掺杂剂诱导的激子振动子强度提高有关。这种微观上的理解为胶体CsPbX3 NC中的B部位组成工程开辟了新的可能性。
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  • 《俄罗斯研发出热电转换用途新材料》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：姜山
    • 发布时间：2017-06-22
    • 俄罗斯国家研究型大学“莫斯科钢铁学院”能效中心研发出热电转换新型材料，由于材料具有非常高的品质因数，可应用在航天领域内作为电池为航天器长期供电。此项成果发表在 Journal of Materials Chemistry A科学杂志上。 　　在原理上，所研发的热电转换材料是由两类具有不同性能的原子组成：严格固定在晶体晶格节点上原子及自由震荡原子，其中，固定原子保证材料的高导电率，震荡原子与晶格之间的结合键能弱，具有散热性，可大大降低材料的导热性。在材料学上，所制备的材料为金属间化合物（两种或两种以上金属的化合物），其晶格结构上具有空穴，在不破坏晶格结构的前提下采用“做客”原子填充空穴，可获得不同材料之间的性能“搭配”。如果材料的导电性高，且导热性弱，材料的关键技术指标 – 热电品质因数（热电转换效果）则高。 　　“莫斯科钢铁学院”能效中心所选用的原料为方钴矿材料，其成分为锑与钴的金属间化合物（CoSb3），当表面温度差达到400-500℃时，所研发材料的品质因数最大，达到1.4（作为参考，已知的热电转换材料 – 碲化铋，当温度差为100-150℃时其品质因子达到最大，为1.2）。 　　为在锑-钴金属系中获得更高的品质因数，该中心尝试了多种技术方案，例如采用稀土元素（例如镱元素）作为杂质成分对材料进行杂化处理，及采用两种或两种以上的金属进行合成，曾采用三种金属元素合成出品质因数为1.8的材料。另外，改变金属成份的配比及采用铟作为杂化成份，可在短时间内（不超过2分钟）合成出相应材料，再进行5小时退火后所获得材料的品质因数指标非常高。该技术方案具有成本低的优势，且其品质因子高（可达1.5），创造了以铟作为杂化成份的锑-钴金属系热电转换指标的记录。 　　之前的技术方案，不仅材料昂贵，而且真空室内合成时间超过2周，成本极其昂贵。由于锑具有挥发性性能，长期熔融状态下可形成CoSb2相，该相不具备热电转换效应，大大降低材料整体的热电转化效果。 　　热能可直接转换成电能这种现象是由德国物理学家托马斯·塞贝克于1821年发现的，但塞贝克效应至今未能得到工业化应用，科研人员一直试图研发热电直接转换材料，但所有的尝试均处于实验室阶段。 　　热电转换材料在航天上已经得到应用，以核裂变作为热源的热电转换装置安装在卡西尼号（Cassin）、新视野号（New Horizons）航天器及好奇号（Curiosity）火星探测器上。
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