《用于发光二极管的超薄核壳结构二氧化硅涂层Mn2+掺杂钙钛矿量子点》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2019-04-04
  • 全无机半导体钙钛矿量子点(QDs)具有优异的光电子性能,已被广泛研究和应用于各种领域。然而,纳米器件的制备面临着巨大的挑战,包括毒性、快速的阴离子交换反应和令人不满意的稳定性。采用一种简便的反相微乳液法制备了一种包覆Mn2+掺杂CsPbX3 (X = Br, Cl)的超薄核壳结构二氧化硅量子点。通过加入三辛基膦氧化物的多支化盖配体,可以有效地阻断硅烷水解引起的CsPbMnX3核QDs的断裂。二氧化硅外壳的厚度可以很好地控制在2纳米以内,这使得CsPbMnX3@SiO2 QDs具有50.5%的高量子产率,提高了热稳定性和耐水性。此外,绿色发射的CsPbBr3量子点和黄色发射的CsPbMnX3@SiO2量子点的混合物不存在离子交换效应,并提供白光发射。因此,通过将蓝色片上LED器件与上述钙钛矿混合物相结合,成功地制备了一种白色发光二极管(LED)。制备的白色发光二极管显示出68.4 lm W−1的高发光效率和Ra = 91的高显色指数,表明了它们在固态照明领域的广阔应用前景。

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    • 编译者:郭文姣
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    • 钙钛矿量子点(PQDs)由于其独特的光学性质,如可调谐波长、窄发射和高光致发光量子效率(PLQY),近年来吸引了大量的关注。最近的研究报告的新类型formamidinium(FA)PbBr3 PQDs,PQDs与有机-无机混合阳离子,二价阳离子掺杂胶体CsPb1−xMxBr3 PQDs(M = Sn2 + Cd2 +,Zn2 + Mn2 +)部分阳离子交换、和多价阳离子掺杂PQDs(Bi3 +)。这些PQD类似物为光电器件提供了新的可能性。对于照明和背光显示的商业应用,PQDs的稳定性需要进一步改进以防止温度、氧气、湿度和光线的降低。氧和湿度促进离子迁移很容易蚀刻不稳定的PQDs。容易的离子迁移可能导致晶体生长,从而降低pqd的PLQY。表面涂层和处理是克服这些因素的重要步骤。本文介绍了PQDs的新类型和提高其稳定性的策略。最后,本文讨论了PQDs在发光二极管中的应用。 ——文章发布于2017年11月30日
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    • 编译者:pengh
    • 发布时间:2019-12-02
    • 钙钛矿纳米晶体有望改善从激光到发光二极管等各种光电设备,但其耐久性问题仍然限制了这种材料的广泛商业用途。 佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的研究人员展示了一种旨在解决材料耐久性问题的新方法:将钙钛矿包裹在由塑料和二氧化硅制成的双层保护系统中。 在11月29日发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的一项研究中,研究团队描述了一个多步骤的过程,以生产出在潮湿环境中表现出很强抗降解能力的包覆钙钛矿纳米晶体。 “钙钛矿纳米晶体非常容易降解,尤其是当它们接触到水的时候,”佐治亚理工学院材料科学与工程学院教授林志群说。“这种双壳系统提供了两层保护,同时允许每个纳米晶体保持不同和独立的单元,实现优化光电子应用所需的钙钛矿的最大表面积和其他物理特性。” 钙钛矿这个术语指的是这种材料的晶体结构,通常由三部分组成:两个不同大小的阳离子和一个介于两者之间的阴离子。几十年来,研究人员一直在尝试用各种化学物质来替代这种结构,以获得独特的特性。特别是,钙钛矿含有卤化物化合物,如溴和碘,可以作为光吸收剂和发射器。 在这项研究中,美国空军科学研究办公室的支持下,美国国家科学基金会,美国国防威胁降低机构和能源部,林的小组在卤化最常见的配置,形成从methylammonium,铅和溴化。 他们的过程包括首先在一个单糖分子上生长21个聚合物臂来形成星形塑料分子,作为“纳米反应器”。然后,一旦二氧化硅和钙钛矿纳米晶体的前体化学物质被装载到塑料分子上,几个阶段的化学反应就产生了最终的体系。 星状塑料发挥了纳米反应器的作用后,星状的成分就像头发一样永久地附着在包裹钙钛矿的二氧化硅上。这些毛发充当第一层保护,排斥水,防止纳米晶体聚集。随后的一层硅增加了进一步的保护,如果任何水通过防水的塑料头发。 “在过去五年中,钙钛矿纳米晶体的合成和应用一直是一个快速发展的研究领域,”该论文的合著者、佐治亚理工学院(Georgia Tech)前研究生何艳杰说。“我们的战略,基于一个明智设计的星状塑料作为纳米反应器,在高质量钙钛矿纳米晶体的制造上实现了前所未有的控制,具有复杂的结构,这是传统方法无法达到的。” 为了测试这种材料,研究人员在玻璃基片上覆盖了一层钙钛矿薄膜,并进行了几次应力测试,包括将整个样品浸泡在去离子水中。通过在样品上照射紫外线,他们发现钙钛矿的光致发光特性在30分钟的测试中从未减弱。作为对比,研究人员还将未封装的钙钛矿浸入水中,观察它们的光致发光在几秒钟内消失。 林说,新方法释放了调整双壳纳米晶体表面特性以增强其在更大范围应用中的性能的可能性。 从星形塑料制造新的钙钛矿纳米晶体的过程也是独特的,因为它使用了低毒性的低沸点溶剂。 未来的研究可能集中在开发不同的钙钛矿纳米晶体系统,包括全无机钙钛矿,双钙钛矿和掺杂钙钛矿。 Lin说:“我们认为这种钙钛矿纳米晶体将非常有用,可用于制造用于生物成像,生物传感器,光子传感器和辐射检测以及下一代LED,激光器和闪烁体的耐用光电设备。” “这是因为这些毛状钙钛矿纳米晶体具有独特的优势,包括高缺陷耐受性,较窄的发射带和高闪烁效率。”