CsPbX3(X=Cl,Br,I)钙钛矿量子点玻璃制备及其应用研究进展

近年来,全无机CsPbX_3(X=Cl, Br, I)钙钛矿量子点在光电领域取得了极大的进展,但在外界环境刺激下(如光、热以及潮湿空气)会变质分解失效,限制了它们的实际应用。通过将钙钛矿量子点原位生长在玻璃基质中,利用无机玻璃致密的网络结构实现对量子点的无缝包覆,将量子点与外界环境隔绝,从而可以有效地解决量子点的稳定性问题,使其在固态照明、背光显示与防伪等领域具有更加广阔的应用前景。本文综述了全无机CsPbX_3钙钛矿量子点玻璃的制备方法及其优异的特性,对近年来在各应用领域的进展进行了概述,以期为全无机CsPbX_3钙钛矿量子点荧光玻璃的发展应用提供思路和参考。     

离子掺杂钙钛矿量子点玻璃研究进展

近年来,全无机钙钛矿量子点因其优异的光电性能受到研究者的广泛关注,但其较差的稳定性极大地限制了其应用。利用玻璃优异的稳定性,控制钙钛矿量子点在玻璃中原位析出,使玻璃包覆在钙钛矿量子点周围,隔绝其与外界环境的接触,有效地提高了其稳定性。通过在钙钛矿量子点玻璃中掺杂特定的离子可以调控钙钛矿量子点的析晶情况和发光峰位,并可引入新的发光中心。本文根据掺杂离子的目的,综合介绍了离子掺杂钙钛矿量子点玻璃的研究进展,为近期关于离子掺杂钙钛矿量子点玻璃的研究提供了思路和参考。     

全无机钙钛矿CsPbX_3热稳定性研究进展

凭借高量子效率、带隙可调、制备简单、高吸光系数和高耐缺陷性的优点,全无机钙钛矿(CsPbX_3,X=Cl,Br,I)材料在光电和光伏器件领域展现出较出色的应用前景。然而,现有材料热稳定性的不足降低了这些应用的耐久性和可靠性。本综述从全无机钙钛矿材料温度相关的热分解过程入手,有针对性地阐述了全无机钙钛矿热稳定性增强策略,并展示了迄今报道的高可靠性全无机钙钛矿光电和光伏器件的性能参数和应用领域。最后对今后发展热稳定全无机钙钛矿材料存在的机遇进行了展望。     

基于石墨烯-钙钛矿量子点场效应晶体管的光电探测器

以等离子增强化学气相沉积法制备的石墨烯作为导电沟道材料,将其与无机CsPbI_3钙钛矿量子点结合,设计并制备了石墨烯-钙钛矿量子点场效应晶体管光电探测器.研究和分析了石墨烯作为场效应晶体管的电学特性及其与钙钛矿量子点结合作为光电探测器的光电特性.结果表明,石墨烯在场效应晶体管中表现出良好的电学性质,其与钙钛矿量子点的结合对波长为400 nm的光辐射具有明显的光响应,在光强为12μW时器件光生电流最大为64μA,响应率达6.4 A·W~(-1),对应的光电导增益和探测率分别为3.7×10~4,6×10~7Jones(1 Jones=1 cm·Hz~(1/2)·W~(-1)).     

基于钙钛矿量子点荧光太阳集光器的蒙特卡洛光子追踪模拟

传统光聚集器热效应明显、结构复杂、成本昂贵。作为替代,荧光太阳集光器具有许多显著优势并能够有效降低太阳能电池的发电成本,因此受到广泛关注。本文通过传统热注入法合成了全无机钙钛矿CsPbBr_3量子点,并在此基础上设计了基于CsPbBr_3量子点的荧光太阳集光原型器件。通过TEM测试和必要的光学表征,证实本文合成的CsPbBr_3量子点具有典型的立方体结构、76.8%的荧光量子产率、512 nm的发光中心波长和22 nm的中心波长半高宽。此外,结合蒙特卡洛智能优化算法,建立了基于CsPbBr_3量子点的荧光太阳集光器的理论计算模型,确定了全无机钙钛矿量子点最优掺杂浓度和最佳平均波长集光效率。仿真结果表明,在量子点掺杂浓度为2.1×10~(-5) mol/L时,最优的集光效率达到5.4%。本文提出的蒙特卡洛光子追踪模拟过程将为未来荧光太阳集光器参数设计提供科学的计算方法。     

高效率钙钛矿量子点发光二极管研究进展

钙钛矿量子点具有光致发光量子产率高、发光光谱可调、光谱宽度窄、缺陷容忍度高以及独特的量子限域效应等优点,因此成为研制新型高效率发光二极管(LED)的热门材料。本文介绍了近几年基于钙钛矿量子点LED的研究最新进展。首先,介绍了钙钛矿量子点独特的晶体结构及钙钛矿发光器件的工作原理。然后,阐述了合成高光致发光量子产率(PLQY)量子点的方法及提高钙钛矿量子点LED效率的若干方法。最后,分析了当前钙钛矿量子点LED所面临的挑战如不稳定性及毒性,以及可应用在显示和照明方面的高效率LED所展现的前景。本综述为研制更高效率以及更加安全的钙钛矿量子点发光器件提供了有益的见解。     

强电负性配体诱导CsPbBr_3纳米晶蓝光出射

全无机钙钛矿纳米晶因其出色的光学性能(量子产率高、发射带宽窄、吸收截面大等)与简单便利的制备过程等特点受到了各国研究人员的极大关注.目前,制备的无机钙钛矿纳米晶主要集中在绿光和红光波段,蓝光无机钙钛矿纳米晶研究较少,且存在荧光量子效率低、稳定性差的问题,限制了其应用范围.选用强电负性2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸作为配体,采用热注入法制备无机钙钛矿纳米晶CsPbBr3,纳米晶呈片状,尺寸均一,结晶度好,荧光峰位于462nm,半高宽为20nm,荧光量子产率可达80%.通过测量CsPbBr_3纳米晶的时间分辨光致发光谱和瞬态吸收谱,研究了CsPbBr_3纳米晶产生蓝光的物理机理.该研究丰富了配体对于纳米晶相互作用的研究内容,极大地促进了无机钙钛矿纳米晶在光学器件中的应用.     

大气环境下合成白光发射的Tb3+/Eu3+共掺杂全无机卤化物钙钛矿量子点

为克服因混合不同卤化物钙钛矿量子点发生阴离子交换反应、不稳定的红光发射卤化物钙钛矿量子点等而导致在获取白光发射方面存在的不足,提出了一种可以在大气环境下合成Tb³⁺,Eu³⁺稀土离子共掺杂全无机卤化物钙钛矿量子点的方法。调节Tb³⁺,Eu³⁺稀土离子的掺杂比例,调控从钙钛矿量子点主晶格到Tb³⁺和Eu³⁺离子的能量转移,获得了单一组分、白光发射的钙钛矿量子点(Tb,Eu):CsPbCl3和(Tb,Eu):CsPb(Cl/Br)3,并对量子点的形貌、结构、发光性能及能量传递机理和稳定性进行了详细研究。研究结果表明:在365nm激光激发下,不同含量Tb³⁺/Eu³⁺离子共掺杂的钙钛矿量子点(Tb,Eu):CsPbCl3发射光谱对应的色坐标位于1931色度图中的白光区域。在进料比PbCl2∶TbCl3∶EuCl3为1∶1.5∶1时,量子产率为3.59%,比纯的CsPbCl3量子点的量子产率(0.57%)提高了6倍。进一步研究发现,该(Tb,Eu):CsPbCl3量子点在空气中储存2个月之后,量子产率几乎保持不变(3.63%),保持了良好的稳定性。此外,研究了采用不同溶剂(正辛烷、十八烯)合成Tb³⁺/Eu³⁺共掺杂钙钛矿量子点的发光特性。Tb³⁺/Eu³⁺离子共掺杂的钙钛矿量子点(Tb,Eu):CsPbCl3可实现单一组分的白光发射,有良好的稳定性,具备一定的应用前景。     

Ba2+离子掺杂CsPbBr3蓝光量子点合成及其光学性能

近年来,全无机卤素钙钛矿CsPbX3(X=Cl,Br,I)因其荧光带宽窄、带隙可调、合成工艺简单以及荧光量子产率(Photoluminescence quantum yield,PLQY)高等优点而被应用于光电器件领域.但相比于PLQY接近于100％的红光与绿光CsPbX3量子点,PLQY低于10％的蓝光量子点光学性能...     

铯铅卤化物钙钛矿量子点从玻璃中析出的诱导因素EI北大核心CSCD

铯铅卤化物(CsPb X 3,X=Cl,Br,I)钙钛矿量子点以其优异的光电性能(如可调的发射光谱、高色纯度和量子效率等)引起了研究者们的广泛关注,但较差的水稳定性、热稳定性和光稳定性等缺点极大地限制了其在光电器件中的应用。目前,提高铯铅卤化物钙钛矿量子点稳定性的一种有效方法是将Cs X和Pb X 2加入惰性玻璃陶瓷基质中,只要外界提供的能量可以克服成核和晶体生长的能量障碍,玻璃中就会析出铯铅卤化物钙钛矿量子点。本文重点介绍了热处理、激光、应力和水四种铯铅卤化物钙钛矿量子点从玻璃中析出的诱导因素,并分析了每种诱导因素的优缺点,最后提出了每种诱导因素相对适合的玻璃陶瓷和一些建议。     

Cesium lead halide perovskite quantum dot-based warm white light-emitting diodes with high color rendering index

White light-emitting diodes (WLEDs) were fabricated by employing a combination of a commercial yellow emission Ce³⁺-doped Y₃Al₅O₁₂ (YAG:Ce)-based phosphor and all-inorganic perovskite quantum dots pumped with blue LED chip. Perovskite quantum dot solution was used as the color conversion layer with liquid-type structure. Red-emitting materials based on cesium lead halide (CsPb(X)₃) perovskite quantum dots were introduced to generate WLEDs with high efficacy and high color rendering index through compensating the red emission of the YAG:Ce phosphor-based commercialized WLEDs. The experimental results suggested that the luminous efficiency and color rendering index of the as-prepared WLED device could reach up to 84.7 lm/W and 89, respectively. The characteristics of those devices including correlated color temperature (CCT), color rendering index (CRI), and color coordinates were observed under different forward currents. The as-fabricated warm WLEDs showed excellent color stability against the increasing current, while the color coordinates shifted slightly from (0.3837, 0.3635) at 20 mA to (0.3772, 0.3592) at 120 mA and color temperature tuned from 3803 to 3953 K.     

超小晶粒锡掺杂CsPbBr3蓝光量子点的合成及其光学性能研究

近年来,铅卤钙钛矿CsPbX₃ (X=Cl,Br或I)因其具有荧光波段可调、荧光量子产率高(Photoluminescence quantum yield,PLQY)以及荧光半峰宽窄等优点而被广泛应用于光电器件领域.然而,与PLQY接近于100%的绿光和红光相比,蓝光卤素钙钛矿的PLQY仍比较低.在此,采用过饱和结晶的方法在室温下合成了粒径低于4 nm的超小晶粒锡(Sn)掺杂CsPbBr₃量子点,并对其结构特性和光学特性进行了研究.结果表明:随着SnBr₂添加量的增大,量子点晶粒的粒径略微减小,荧光发射峰发生蓝移,粒径由3.33 nm (SnBr₂为0.03 mmol)减小到2.23 nm(SnBr₂为0.06 mmol时),对应的荧光发射峰由490 nm蓝移至472 nm.当SnBr₂添加量为0.05 mmol时合成的超小晶粒锡掺杂CsPbBr₃量子点显示出最优的光学性能,其粒径约为2.91 nm,对应的XRD各晶面衍射峰强度最强,...     

铯铅溴量子点的合成与发光性质

通过改进的热注射法制备了铯铅溴量子点材料。制得的量子点属于立方相结构,形貌是纳米立方体形状,尺寸均匀,边长约为10 nm,分散良好,在空气中可稳定2个月以上。铯铅溴量子点有较宽的激发光谱和强烈的绿光发射峰,荧光呈双指数过程衰减,平均寿命为纳秒量级。所得的量子点胶体可以通过滴制或旋涂的方法制成均匀的薄膜,在太阳能电池、光电探测器、LED和激光等半导体光电领域都有潜在的应用。     

量子点液晶显示背光技术

量子点材料兼具极高的色纯度、发光颜色可调以及的荧光量子产率高等特点,已成为显示领域中的明星材料,在提升显示器件的色域方面具有巨大潜力。基于量子点材料的液晶显示背光技术是目前量子点材料在显示器件中的主流应用方向,引起了学术界和工业界的广泛关注。本文将综述量子点液晶显示背光技术的研究进展,主要包括量子点材料的选择、背光结构的应用以及材料复合与封装技术的发展现状,重点介绍了目前产业界广泛关注的量子点光学膜技术,特别是国内自主知识产权的低成本钙钛矿量子点光学膜技术,由于其具备广色域(124%NTSC)、易加工、低成本等特点,已成为具有成长潜力的技术路线。     

One-Step Preparation of Ion-Doped Cesium Lead Halide Perovskite Nanocrystals by Ultrasonication

CsPbX₃ (X = Cl, Br, I) nanocrystals (NCs) are competitive materials for a wide range of applications because of their outstanding optoelectronic properties. Ion doping has been demonstrated as one powerful method for improving the optical properties of CsPbX₃ NCs. However, the conventional ion-doping approaches are tedious, and generally performed under an inert atmosphere and high temperature. In this work, a one-step ultrasonic-assisted approach is demonstrated to prepare doped CsPbX₃ NCs. To demonstrate the universality of the ultrasonic-assisted ion-doping approach, three ion-doped perovskite NCs are prepared, which represent three common improvements effects of ion doping on perovskite NCs, namely improved stability, PL emission, and photoluminescence quantum yields (PLQYs) of perovskite NCs. Sr-doped CsPbI₃ NCs showed improved phase stability. Mn-doped CsPbCl₃ NCs showed dual-color emissions at 406 and 580 nm. The PLQYs of the as-prepared Ni-doped CsPbCl₃ NCs are greatly improved, from 10.1% to 71%. Such a simple and versatile ion-doping approach may promote the practical applications of all-inorganic perovskite NCs.     

Ion migration in metal halide perovskite QLEDs and its inhibition

Benefiting from the excellent properties such as high photoluminescence quantum yield (PLQY), wide gamut range, and narrow emission linewidth, as well as low-temperature processability, metal halide perovskite quantum dots (QDs) have attracted wide attention from researchers. Despite tremendous progress has been made during the past several years, the commercialization of perovskite QDs-based LEDs (PeQLEDs) is still plagued by the instability. The ion migration in halide perovskites is recognized as the key factor causing the performance degradation of PeQLEDs. In this review, the elements species of ion migration, the effects of ion migration on device performance and stability, and effective strategies to hinder/mitigate ion migration in PeQLEDs are successively discussed. Finally, the forward insights on the future research are highlighted.     

Insight into optical properties of strain-free quantum dot pairs

Self-assembled GaAs/AlGaAs quantum dot pairs (QDPs) are grown by molecular beam epitaxy using high temperature droplet epitaxy technique. A typical QDP consists of dual-size quantum dots as observed based on atomic force microscopy image. The average height of quantum dot is 5.7 nm for the large quantum dots and 4.6 nm for the small ones. The average peak-to-peak distance of the two dots is about 75 nm. The optical properties of GaAs QDPs are studied by measuring excitation power-dependent and temperature-dependent photoluminescence. Unique photoluminescence properties have been observed from both excitation power-dependent and temperature-dependent measurements. Excitation power-dependent as well as temperature-dependent PL measurements have suggested lateral exciton transfer in the QDPs.     

制备水溶性CdS量子点的一种物理方法：飞秒激光烧蚀法

用Ti/sapphire飞秒激光系统产生的100fs、800nm激光对置于水中的CdS体相材料进行烧蚀,得到了水溶性CdS纳米粒子。这种纯物理过程保证了无污染的制备环境,从而保证了所合成材料的纯洁性。通过透射电子显微镜、紫外/可见/近红外吸收光谱、室温光致发光谱的方法对CdS量子点的形貌及其光学性质进行了表征。结果表明:利用飞秒激光烧蚀法所制备的CdS量子点可直接分散在水中而且具有粒径小、分布均匀的特点;同时具有较好的胶体稳定性,可在空气中稳定存放6个月以上。飞秒激光烧蚀法所制备的CdS量子点所具有的这些性质使其在生物标记领域引起极大的兴趣,而且也为纳米材料的制备提供了新的思路。     

ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点发光光谱特性的研究

ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点是一种无毒,无重金属的“绿色”半导体纳米材料。在研究中,制备了三种尺寸的ZnCuInS/ZnSe/ZnS核壳量子点,其直径分别为3.3,2.7,2.3 nm。通过测量不同尺寸的ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点的光致发光光谱,其发射峰值波长随尺寸的减小而蓝移。其吸收峰值波长和发射峰值波长分别是510,611(3.3 nm),483,583(2.7 nm)以及447,545 nm(2.3 nm)。ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点具有显著的尺寸依赖效应。ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点的斯托克斯位移分别为398 meV(3.3 nm),436 meV(2.7 nm)以及498 meV(2.3 nm),这样大的斯托克斯位移证明,ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点的发光机制与缺陷能级有关。同时,对直径为3.3 nm的ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点进行了温度依赖的光致发光光谱的测量,当温度为15～90 ℃时,该量子点发射峰值波长随温度的升高而红移,发光强度随温度的升高而降低,说明ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点是以导带能级与缺陷能级之间跃迁为主的复合发光。