室温合成具有超纯绿光发射的准二维CsPbBr3钙钛矿纳米片

通过配体辅助溶液相法,在室温下成功合成出一种具有超纯绿光发射的准二维CsPbBr₃钙钛矿纳米片。该制备方法可以实现低成本、高质量CsPbBr₃纳米片的合成。实验结果表明,合成出的CsPbBr₃纳米片荧光发射峰位于526 nm,发射峰半高宽(FWHM)能够达到16 nm,纳米片的荧光量子效率(PLQY)高达87%。将CsPbBr₃纳米片应用于背光显示,实现了(0.145, 0.793)的绿光坐标,该色坐标覆盖近91%的Rec.2020绿光色域,色域范围优于目前报道的绿色荧光粉材料。此外,基于上述CsPbBr₃荧光纳米片,我们还成功构筑出一种白光LED器件,并测得该器件在20 mA驱动电流下的发光效率为39 lm/W。     

室温批量合成高质量无机钙钛矿量子点及其WLED应用

为克服在大批量合成无机钙钛矿量子点(Cs Pb Br₃)时出现的材料光学性能下降的问题,提出了一种改进的室温溶液工艺,通过加入HBr促进前驱体的分散溶解,同时引入路易斯酸配体部分取代油胺,实现量子点表面的缺陷态有效钝化,合成出高质量的Cs Pb Br₃量子点材料。实验测试结果表明,合成出的Cs Pb Br₃量子点荧光发射峰位于517 nm处,发射峰半高宽仅有17 nm,荧光量子效率高达95%。利用制备出的绿光Cs Pb Br₃量子点和商用红色荧光粉混合,和以Ga N为基底的蓝光芯片组装成一个白光LED器件,该器件在20 m A的工作电流下获得流明效率达48.35 lm/W的白光。这种高效白光LED展示出无机钙钛矿量子点在通用照明、背光显示和光通信等领域中具有很大的应用潜力。     

广色域钙钛矿量子点/荧光粉转换白光LED

报道了一种使用绿色CsPb（Br_0.75I_0.25）₃无机钙钛矿量子点（PeQDs）和红色K₂SiF₆：Mn⁴⁺（KSF）荧光粉作为荧光转换材料实现广色域白光LED的方法。合成了绿色CsPb（Br_0.75I_0.25）₃量子点,峰值波长为526 nm,半高宽度为27 nm,具有很好的单色性。采用蓝光LED芯片、红色KSF荧光粉和绿色CsPb（Br_0.75I_0.25）₃ PeQDs组合能够覆盖CIE 1931颜色空间中很广的色域,达到NTSC标准色域的107%。利用丝网印刷和紫外固化工艺制作了PeQDs薄膜、KSF薄膜和PeQDs-KSF混合薄膜,与蓝光LED芯片组合得到了3种不同封装形式的白光LED器件。研究了不同封装形式对器件光学特性的影响,KSF薄膜在外侧的样品光效最高,为102 lm/W,色温为7 100 K。     

CsPbxSn1-xBr3/a-ZrP复合材料的光学性能及其在白色发光二极管中的应用

钙钛矿量子点(PQDs)由于具有高量子效率、可调节带隙、高色纯度及低成本等优点,在光电领域具有良好的应用前景。然而,其较差的稳定性阻碍了钙钛矿量子点的应用。本文在室温条件下合成了CsPb_xSn_1-xBr₃/a-ZrPPQDs,与传统CsPbBr₃PQDs对比,具有更好的光学性能及稳定性。由于a-ZrP对于Pb²⁺选择吸附性的固有特性以及与Cs⁺离子交换的能力,促进了量子点在a-ZrP表面的吸附锚定。因此,合成的CsPb_xSn_1-xBr₃/a-ZrPPQDs具有更高的激子结合能和更强的环境稳定性。该复合材料为生产稳定高效的钙钛矿量子点提供了一种可行的方法,并表明CsPb_xSn_1-xBr₃/a-ZrPPQDs是一种高效的下转换荧光材料,可用于高效发光二极管的制备。     

基于CuInS2/ZnS核壳结构量子点的高光效暖白光LED

采用逐步热注射法合成了用于白光LED的CuInS₂/ZnS(CIS/ZnS)核壳结构量子点.通过调整Cu/In的比率, 在CuInS₂(CIS)量子点的基础上, 合成了发射波长在570~650 nm之间可调的CIS/ZnS量子点.与CIS量子点的低量子产率相比, 具有核壳结构的CIS/ZnS量子点的量子产率达到了78%.通过在黄光荧光粉YAG :Ce³⁺表面旋涂CIS/ZnS量子点的方式制备了暖白光LED器件.在工作电流为10 mA时, 暖白光LED的发光效率达到了244.58 lm/W.由于CIS/ZnS量子点的加入, 所制备的白光LED器件的显色指数达到86.7且发光颜色向暖色调发生了转移, 相应的色坐标为(0.340 6, 0.369 0).     

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,...     

采用PEABr添加剂获得高效且稳定的碳基CsPbBr3太阳能电池

全无机CsPbBr₃钙钛矿材料因其本征稳定性好、成本低廉从而在光伏领域展现出巨大的应用潜力,但目前CsPbBr₃太阳能电池的光电转换效率仍远低于其他体系的钙钛矿太阳能电池.本文以无空穴传输层结构的碳基CsPbBr₃全无机钙钛矿电池作为研究对象,以多步旋涂法为基础,通过在PbBr₂(DMF)溶液中添加2-苯乙胺溴盐(PEABr)来调控CsPbBr₃薄膜的结晶质量,降低薄膜缺陷态密度,钝化晶粒间界,并对其中的关键工艺参数包括CsBr的用量(旋涂次数)、旋涂PbBr₂薄膜时的衬底预热温度以及退火温度进行了优化.最终在大气环境下获得了兼具稳定和高效的无空穴传输层结构的碳基CsPbBr₃太阳能电池,器件的光电转换效率达到8.25%,并在无封装条件下保存1500 h仍可保持90%以上的效率,对于进一步拓展CsPbBr₃钙钛矿电池的优化设计思路具有重要意义.     

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。     

衬底钝化处理对CsPbBr3 量子点薄膜发光稳定性影响

钙钛矿量子点因具有发光谱线窄、发光效率高、发光波长可调谐等优异的光学性能,在照明、显示、激光和太阳能电池等领域得到了广泛研究。然而,钙钛矿材料的稳定性问题,一直制约着其在光电器件中的应用。其中,钙钛矿材料在空气中受潮易分解的不稳定性尤为突出,这将严重影响其发光性质。为此,研究人员采用多种手段来改善钙钛矿材料的稳定性。目前,常见的方法是将一些具有疏水性的聚合物材料（例如POSS,PMMA等）引入到钙钛矿纳米晶中,或将钙钛矿纳米晶嵌入到介孔二氧化硅材料中,避免钙钛矿纳米晶暴露于空气中破坏其结构,以此来增强钙钛矿材料的发光稳定性。此外,钝化处理钙钛矿纳米晶表面,也是改善钙钛矿发光稳定性的一种常用方法。这些方法虽然在一定程度上可以改善钙钛矿的发光稳定性,但是在与有机物合成的过程中不免会引入其他有机官能团,介孔二氧化硅的引入,其处理方式相对复杂,而对钙钛矿纳米晶表面的钝化处理会破坏材料的原有结构。以上问题,都会影响钙钛矿的发光性质,不利于其在光电器件中的应用。硅（Si）具有低成本、大尺寸、高质量、导电好等优点,常被选作钙钛矿量子点光电器件的衬底材料。但是,由于Si衬底长时间暴露于空气,其表面易形成一层具有硅烷醇基团（Si-OH）的亲水性薄膜,这将对硅基钙钛矿器件的稳定性产生影响。因此,对Si表面进行钝化处理,破坏其表面Si-OH键,可以降低衬底表面的亲水性,增强疏水性,从而提高钙钛矿材料在器件中的稳定性。本研究使用氢氟酸（HF）对Si衬底表面进行钝化处理,发现钝化处理后的Si衬底表面与水的接触角由50.4°逐渐增大至87.7°,表明Si衬底表面由亲水性逐渐转变为疏水性。利用场致发射扫描电子显微镜(FE-SEM)测试发现,钝化处理后的Si衬底表面变粗糙,并且其表面上的CsPbBr₃量子点(CsPbBr₃ QDs)相对于未处理表面的分散性较好。利用光致发光(PL)光谱研究不同钝化处理时间的Si衬底表面上的CsPbBr₃ QDs薄膜的发光性质。其中,处理与未处理的Si衬底表面上CsPbBr₃QDs薄膜的PL积分强度随功率变化拟合值分别为1.12和1.203,表明其发光机制为激子发光。温度依赖性的PL光谱分析显示,随着温度的升高（10～300 K）,由于晶格热膨胀使CsPbBr₃ QDs带隙增大,发光峰位逐渐蓝移。并且,随着衬底钝化处理时间的增加,CsPbBr₃ QDs薄膜的发光热稳定性逐渐增强,最佳热稳定性可达220 K。而时间依赖性的PL光谱则进一步说明,钝化处理后的Si衬底表面CsPbBr₃QDs薄膜发光的时间稳定性逐渐增强,最高发光时间稳定性可达15 d。因此,通过简单而有效的对Si衬底表面进行钝化处理,可以有效减少了Si表面亲水基团,提高CsPbBr₃QDs薄膜的发光稳定性,为增强钙钛矿量子点在光电器件中的稳定性应用提供了新的研究思路。     

多步旋涂过程中CsPbBr3无机钙钛矿成膜机理

在无机钙钛矿太阳能电池的研究中,薄膜制备工艺是影响钙钛矿太阳能电池光电转换效率(PCE)的重要因素之一. CsPbBr₃钙钛矿作为稳定性极好的无机钙钛矿之一,因其前驱体盐(PbBr₂, CsBr)溶解度差异过大,通常采用多步法进行制备.而由于对成膜机理的认识不充分,导致制备的薄膜存在薄膜形貌差、前驱体反应不完全等问题.本文通过旋涂不同次数的CsBr溶液,探究了CsPbBr₃钙钛矿的成膜机理.成膜过程中CsBr扩散进入预先沉积的PbBr₂薄膜完成反应,短暂反应时间使薄膜深层反应不充分而薄膜表面过度反应,CsPb₂Br₅和Cs₄PbBr₆等相伴随CsPbBr₃钙钛矿出现,反复退火形成的薄膜阻挡CsBr扩散加剧了这一现象.适当地延长前驱体的反应时间,能为CsBr扩散及反应提供更充分的空间.基于优化反应时间, CsPbBr₃钙钛矿薄膜形貌得到改善、其晶粒尺寸得到提升,钙钛矿薄膜...     

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...     

Stability and luminescence properties of CsPbBr3/CdSe/Al core-shell quantum dots

To improve the stability and luminescence properties of CsPbBr₃ QDs, we proposed a new core-shell structure for CsPbBr₃/CdSe/Al quantum dots (QDs). By using a simple method of ion layer adsorption and a reaction method, CdSe and Al were respectively packaged on the surface of CsPbBr₃ QDs to form the core-shell CsPbBr₃/CdSe/Al QDs. After one week in a natural environment, the photoluminescence quantum yields of CsPbBr₃/CdSe/Al QDs were greater than 80%, and the PL intensity remained at 71% of the original intensity. Furthermore, the CsPbBr₃/CdSe/Al QDs were used as green emitters for white light-emitting diodes (LEDs), with the LEDs spectrum covering 129% of the national television system committee (NTSC) standard color gamut. The core-shell structure of QDs can effectively improve the stability of CsPbBr₃ QDs, which has promising prospects in optoelectronic devices.     

CdSe:Nd纳米晶及CdSe:Nd@SiO2核壳结构的合成及发光性能

利用有机相法合成Nd³⁺掺杂CdSe纳米晶（CdSe∶Nd）,通过X射线粉末衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、紫外吸收光光谱及荧光光谱表征,证明Nd³⁺已经成功掺入到CdSe的晶格中。与纯CdSe纳米晶相比,CdSe∶Nd纳米晶的结构仍为立方晶型,且形貌近似球形,均匀分散,粒径约为2~4 nm。紫外吸收峰和荧光发射峰都发生红移,而且掺杂后的CdSe∶Nd纳米晶量子产率也提高,这可能是由于掺杂Nd³⁺引入了新的杂质能级,带隙减小。为了实现CdSe∶Nd纳米晶的可加工性和功能性,通过微乳法合成SiO₂壳包覆的CdSe∶Nd纳米球（CdSe∶Nd@SiO₂纳米球）,CdSe∶Nd@SiO₂纳米球呈均匀球形,直径约为100~115 nm,并且包壳后的CdSe∶Nd@SiO₂纳米球发射峰（581 nm）与CdSe∶Nd纳米晶（598 nm）相比,发光强度提高且发射峰蓝移,蓝移约为17 nm,可能是因为SiO₂壳可以减少纳米晶表面的非辐射跃迁以及改善表面缺陷导致的。     

β-NaGdF4纳米球中Tb3+-Er3+下转换对局域态密度的尺寸效应

以Span 80 为模板,采用水热法合成了不同尺寸（4.7~115.5 nm）的β-NaGdF₄：1%Tb³⁺,1%Er³⁺ 纳米晶（NCs）。在Rayleigh限（粒子尺寸小于跃迁波长）下,研究了纳米晶尺寸对局域态密度（Local density of states,LDOS）的影响以及镶嵌在β-NaGdF₄纳米球中的Tb³⁺-Er³⁺的辐射和无辐射特性,进一步揭示下转换过程的物理机制。基于Tb³⁺-Er³⁺ 处在 β-NaGdF₄纳米球中的模型,用Green函数方法计算了Tb³⁺-Er³⁺ 发射体的自发发射速率。在介电纳米球内,Tb³⁺-Er³⁺发射体的LDOS没有显著的变化。在小尺寸（R<<λ）介电纳米球外,按照Chew的理论,发现LDOS有一个类-Gauss分布。如果R>35 nm（在本实验条件下）,介电纳米球外则只能观测到LDOS 的下降边,LDOS与局域场强的平方E²成正比,因而LDOS的类高斯分布出现的原因应归于小尺寸发射体与局域场相互作用的增强。通过计算纳米晶尺寸与体材料自发辐射速率的比值可直接确定纳米材料中的填充因子。     

Insights into the adsorption of water and oxygen on the cubic CsPbBr3 surfaces: A first-principles study

The degradation mechanism of the all-inorganic perovskite solar cells in the ambient environment remains unclear. In this paper, water and oxygen molecule adsorptions on the all-inorganic perovskite (CsPbBr₃) surface are studied by density-functional theory calculations. In terms of the adsorption energy, the water molecules are more susceptible than the oxygen molecules to be adsorbed on the CsPbBr₃ surface. The water molecules can be adsorbed on both the CsBr- and PbBr-terminated surfaces, but the oxygen molecules tend to be selectively adsorbed on the CsBr-terminated surface instead of the PbBr-terminated one due to the significant adsorption energy difference. While the adsorbed water molecules only contribute deep states, the oxygen molecules introduce interfacial states inside the bandgap of the perovskite, which would significantly impact the chemical and transport properties of the perovskite. Therefore, special attention should be paid to reduce the oxygen concentration in the environment during the device fabrication process so as to improve the stability and performance of the CsPbBr₃-based devices.     

Resonant frequency doubling of an actively mode-locked Ti: Al2O3 laser using an external enhancement cavity

We report on the efficient frequency doubling of an actively mode-locked Ti: Al₂O₃ laser. The laser output was in the form of pulses of 6–15 ps duration at a 240 MHz repetition rate, tunable from 737 nm to 806 nm. Using a 7 mm long Brewster cut crystal of LiIO₃ we have measured conversion efficiencies of up to 42% in the form of picosecond pulses tunable from 369–403 nm. The maximum generated power in the blue was 194 mW at 381 nm.     

蓝色有机发光材料LiBq4的合成及其发光特性

蓝色有机发光材料的开发对于实现有机发光二极管(OLED)的全彩色化具有十分重要的意义.报道了蓝色有机发光材料8-羟基喹啉硼化锂(LiBq₄)的合成及提纯,研究了LiBq₄的光致发光特性,并用LiBq₄作为发光材料制备了蓝色有机发光器件,研究了电子传输层Alq₃的厚度及空穴缓冲层CuPc对器件电流-电压和亮度-电压特性的影响.结果表明,LiBq₄的光致发光峰值波长为452nm,器件ITO/PVK:TPD/LiBq₄/Alq₃/Al的电致发光光谱峰值波长位于475nm处,在25V工作电压下其最高亮度约为430cd/m².但CuPc的加入加剧了器件中载流子的不平衡注入,导致器件性能恶化.通过调整Alq₃的厚度,同时在Alq₃和Al阴极之间加入LiF薄膜以提高电子注入效率,获得了较为理想的实验结果.     

Magnetic properties of novel superparamagnetic MRI contrast agents based on colloidal nanocrystals

Novel systems based on colloidal magnetic nanocrystals (NCs), potentially useful as superparamagnetic (SP) contrast agents for magnetic resonance imaging (MRI) have been investigated. The NCs we have studied comprise organic-capped single-crystalline maghemite (γ-Fe₂O₃) cores possessing controlled sizes and shapes. We have comparatively examined spherical and tetrapod-like NCs, the latter being branched particles possessing four arms which depart out at tetrahedral angles from a central point. The as-synthesized NCs are passivated by hydrophobic surfactant molecules and thus are fully dispersible in nonpolar media only. The NCs have been made soluble in aqueous solution by applying a procedure based on the surface intercalation and coating with an amphiphilic polymer shell. NMR relaxivities R₁ and R₂ were compared with ENDOREM^®, one of the standard commercial SP-MRI contrast agent. We found that the spherical NCs exhibit R₁ and R₂ relaxivities slightly lower than those of ENDOREM^®, over the whole frequency range; on the contrary, tetrapods show relaxivities about one order of magnitude lower. The physical origin of such difference in relaxivities between tetrapod- and spheres-based nanostructures is under investigation and it is possibly related to different sources of the magnetic anisotropy.