基于MEH-PPV/ZnSe纳米复合器件的电致发光特性的研究

以巯基乙酸作为稳定剂在水相中制备了ZnSe纳米晶,用X射线粉末衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对其进行了表征。用表面活性剂将ZnSe纳米晶从水相中转移到有机相中,使其与聚合物MEH-PPV复合作为发光层,制备了多层电致发光器件Glass/ITO/MEH-PPV∶ZnSe/BCP/Alq₃。对ZnSe纳米晶和MEH-PPV薄膜的光致发光谱及其吸收光谱的比较表明ZnSe纳米晶和MEH-PPV之间存在着能量传递,这是导致纳米复合薄膜的光致发光光谱和电致发光光谱存在差异的原因之一。文章对其在光激发和载流子注入条件下的不同发光机制进行了讨论。通过对器件的光电特性进行研究,发现ZnSe纳米晶发光的比例随着外加电压的增加而增加,而且器件的I-V特性基本上符合二极管的特性。     

基于CdSe纳米晶发光器件的电致发光特性的研究

以巯基乙酸为稳定剂,在水溶液中制备了硒化镉(CdSe)纳米晶。用X射线光电子能谱(XPS)及其在水溶液中的紫外可见吸收光谱对其进行了表征。又以CdSe为发光材料制备了两种结构的电致发光器件,并对它们的光致发光和电致发光特性进行了研究。在两个器件的电致发光中都得到了CdSe纳米晶的发光,说明CdSe纳米晶是主要的发光中心而聚乙烯咔唑(PVK)只是空穴注入和传输的媒介。在电致发光光谱中还出现了一个不同于CdSe纳米晶和PVK的发光峰值,它是CdSe/BCP(2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉)界面处的电致发光激基复合物的发光。     

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。     

ZnSe(ZnS)纳米晶与MEH-PPV的共掺有机电致发光器件

采用水相法合成核壳结构ZnSe/ZnS 纳米晶,经X射线衍射(XRD)分析和透射电子显微镜(TEM)表征,证实所制备的样品为立方晶型闪锌矿结构ZnSe/ZnS量子点。按照一定的质量比将ZnSe/ZnS 纳米晶和有机聚合物MEH-PPV(poly ) 共掺并将其作为发光层,分别制备单层和多层有机电致发光器件,结构为ITO/MEH-PPV∶ZnSe(ZnS)(50 nm)/Al和 ITO/PEDOT∶PSS(70 nm)/ MEH-PPV∶ZnSe(ZnS)(50 nm)/BCP(15 nm)/Alq₃(12 nm) /LiF(0.5 nm)/Al。实验结果表明,多层发光器件的发光特性与单层器件不同,工作电压的增大使其发光峰发生了明显的蓝移。     

基于KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶的红光聚合物平面光波导放大器

制作了基于KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶材料的工作波长655 nm的聚合物平面光波导放大器。材料的吸收光谱表明,KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶在980 nm附近有很强的吸收。在980 nm激光的激发下,由于Er~(3+)和Mn2+能级之间的能量传递,KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶产生了很强的红色上转换发光。根据KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米粒子的发光特性,制备了KMnF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)NCs-PMMA复合材料,用其作为芯层设计了掩埋形结构光波导放大器,利用传统的半导体工艺完成器件制备。器件测试结果表明,当655 nm信号光功率为0.1 m W、980 nm泵浦功率为260 m W时,器件获得了2.7 d B的相对增益。     

Ni掺杂提高紫光CsPbCl3钙钛矿纳米晶的发光热稳定性

为了提高紫光CsPbCl_3纳米晶的发光热稳定性,研究了不同掺杂浓度的Ni离子对CsPbCl_3纳米晶的结构和发光性质的影响。通过改变Ni/Pb进料量比,在190℃温度下制备出不同浓度Ni掺杂的CsPbCl_3(Ni∶CsPbCl_3)纳米晶。发现随着Ni/Pb进料量比的增加,Ni∶CsPbCl_3纳米晶的405 nm发光量子效率得到了较大的提高,高达54%,但当Ni/Pb进料比超过4∶1之后,Ni∶CsPbCl_3纳米晶的发光量子效率开始下降,这是由于氯化镍的浓度过高,影响了CsPbCl_3纳米晶的成核和生长过程。还观察到,随着Ni/Pb进料比的增加,Ni∶CsPbCl_3纳米晶的平均尺寸逐渐减小,晶格变得更加有序。通过对不同浓度的Ni∶CsPbCl_3纳米晶的变温光谱测量,发现Ni离子明显地减少CsPbCl_3纳米晶的发光热猝灭,有效地改善了其发光热稳定性。实验结果表明,Ni离子掺杂有效地提高了紫光CsPbCl_3纳米晶的发光效率,可能归因于Ni离子掺杂减少了CsPbCl_3纳米晶中的缺陷。     

Er3+掺杂含Ba2LaF7纳米晶氧氟硼硅酸盐玻璃陶瓷发光性能的研究

制备了含有Ba2LaF7纳米晶的Er3+掺杂氧氟硼硅盐玻璃陶瓷,并对其光谱特性进行了研究.根据X射线粉末衍射结果可确认制备出Ba2LaF7纳米晶.根据吸收曲线计算了相应的Judd-Ofelt参数,Ω2 随着热处理温度的升高而减小,证明Er3+离子进入到Ba2LaF7纳米晶中.由于Ba2LaF7纳米晶的低声子能量,在玻璃陶瓷中观察到强烈的红光和绿光上转换发光,其上转换发光机理可以归为双光子过程.     

基于CsPbBr_3纳米晶掺杂硫醇-烯聚合物的荧光太阳集光器制备及集光性能

荧光太阳集光器在光伏建筑一体化方面的潜在应用受到了广泛关注。本文采用CsPbBr_3纳米晶作为集光器的发光中心,采用硫醇-烯聚合物作为集光器的透明光波导基质。通过荧光发射谱、吸收谱以及荧光寿命谱等对集光性能进行研究,发现将CsPbBr_3纳米晶掺入硫醇-烯聚合物后,发光峰位蓝移了11 nm、半高宽展宽了20.4 nm,这可归因于硫醇-烯聚合物基质的介电约束效应。同时,硫醇-烯聚合物基质大幅提高了CsPbBr_3纳米晶的发光稳定性。当CsPbBr_3纳米晶在硫醇-烯聚合物基质中的掺杂浓度为5.6%时,荧光太阳集光器的集光效率可达8.9%。采用商用的多晶硅太阳能电池耦合在荧光太阳集光器的边缘,在标准AM1.5的太阳光照条件下,器件开路电压为0.47 V,短路电流密度为7.14 mA/cm~2,填充因子为24.01%,光电转换效率为2.30%。     

核-壳结构ZnS∶Tb/CdS纳米晶的电致发光

利用微乳液方法合成出粒径为4 nm的核-壳结构ZnS∶Tb/CdS纳米晶。用XRD、TEM及荧光光谱等手段对合成的纳米晶的结构、形态和光学特性分别进行了表征。将ZnS∶Tb/CdS纳米晶制作成有机-无机杂化结构电致发光器件,其结构为ITO/poly(3,4-ethylene d ioxythiophene)∶poly(styrene sulfonate)(PEDOT-PSS)(70 nm)/poly(vinylcobarzale)(PVK)(100 nm)/ZnS∶Tb/CdS纳米晶(120 nm)/2,9-d im ethyl-4,7-d iphenyl-1,10-phenanthroline(BCP)(30 nm)/L iF(1.0 nm)/A l(100 nm)。当驱动电压为13 V时,可以测到Tb3+离子的两个特征峰。在电致发光光谱中未测到聚合物PVK的发光,说明电子和空穴是在纳米晶层上复合的。当驱动电压为25 V时,得到器件的最大亮度为19 cd/m2。     

核-壳结构ZnS:Tb/CdS纳米晶的电致发光

利用微乳液方法合成出粒径为4nm的核．壳结构ZnS：Tb／CdS纳米晶。用XRD、TEM及荧光光谱等手段对合成的纳米晶的结构、形态和光学特性分别进行了表征。将ZnS：Tb／CdS纳米晶制作成有机-无机杂化结构电致发光器件,其结构为ITO／poly（3,4-ethylene dioxythiophene）：poly（styrene sulfonate）（PEDOT-PSS）（70nm）／poly（vinyleobarzale）（PVK）（100nm）／ZnS：Tb／CdS纳米晶（120nm）／2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline（BCP）（30nm）／LiF（1．0nm）／Al（100nm）。当驱动电压为13V时,可以测到Tb^3＋离子的两个特征峰。在电致发光光谱中未测到聚合物PVK的发光,说明电子和空穴是在纳米晶层上复合的。当驱动电压为25V时,得到器件的最大亮度为19cd／m^2。     

稀土离子掺杂钙钛矿纳米晶的光学性质和应用

近年来,钙钛矿纳米晶由于具有优异的光电性质,在发光、光电转换等领域获得了广泛的研究,已然成为科研界的"明星材料".然而,钙钛矿纳米晶存在一些不足之处(例如稳定性差、光谱仅限于可见光区等),限制了其应用.稀土离子具有丰富的4f能级和特殊的电子构型,因此,将稀土离子掺杂到钙钛矿纳米晶中,能够显著提升材料的光电性质,并改善稳...     

Essential Amino Acid–Enabled Lead Bromide Perovskite Nanocrystals with High Stability

This work reports the first synthesis of MAPbBr₃ perovskite nanocrystals (PNCs) using amino acids as the ligand with excellent optical properties. A variety of amino acids are used to optimize the luminescence properties. A mechanochemical approach has taken lead over conventional colloidal chemistry during synthesis. All morphological and optical studies are performed to characterize the synthesized perovskite nanoparticles. Later, stability studies are investigated through thermogravimetric analysis, temperature‐dependent photoluminescence, time‐dependent X‐ray diffraction, as well as X‐ray photoelectron spectroscopy. In an application, interestingly, these perovskites show high luminescence upon scratching on flexible conducting plates and on plain paper surface. These results suggest that the amino acid–ligated perovskite nanocrystals can be potential materials for optoelectronic application including light‐emitting diodes and imaging.     

Impeding anion exchange to improve composition stability of CsPbX_3(X= Cl,Br) nanocrystals through facilely fabricated Cs_4Pb_6 shell

Inorganic lead halide perovskite nanocrystals(NCs) with superior photoelectric properties are expected to have excellent performance in many fields. However, the anion exchange changes their features and is unfavorable for their applications in many fields. Hence, impeding anion exchange is important for improving the composition stability of inorganic lead halide perovskite NCs. Herein, CsPb X_3(X = Cl, Br) NCs are coated with Cs_4PbX_6 shell to impede anion exchange and reduce anion mobility. The Cs_4PbX_6 shell is facily fabricated on CsPbX_3 NCs through high temperature injection method.Anion exchange experiments demonstrate that the Cs_4 PbX_6 shell completely encapsulates CsPbX_3 NCs and greatly improves the composition stability of CsPbX_3 NCs. Moreover, our work also sheds light on the potential design approaches of various heterostructures to expand the application of CsPbM_3(M = Cl, Br, I) NCs.     

Ultrafast photoelectric effects and high-sensitive photovoltages in perovskite oxides and heterojunctions

Perovskite oxides and heterojunctions have attracted much attention due to their multifunctional properties of electricity and optics and magnetic as well as the very good chemical and thermal stability. In this brief review, we describe the novel progress of researches in the optical characteristic, including ultrafast photoelectric effects of picosecond order in perovskite oxide single crystals, thin-films and heterojunctions, high-sensitive photovoltages, the enhanced transient lateral photovoltages in perovskite oxide thin-films and heterojunctions, and the high-sensitive ultraviolet (UV) photodetectors based on perovskite oxides. The recent advances present in this paper not only could stimulate theoretical studies on the mechanism but also would open up the possibilities in the developments of optoelectronic devices based on perovskite oxides and heterojunctions.     

Investigation of highly luminescent inorganic perovskite nanocrystals synthesized using optimized ultrasonication method

All-inorganic halide perovskite nanocrystals are next-generation materials with excellent optical and semiconductor properties suitable for display applications. In this study, we introduce an optimized ultrasonication method for the high-capacity synthesis of highly luminescent inorganic perovskite nanocrystals. After the synthesis of CsPbBr₃ with superior optical performance by ultrasonication method, halide anion exchange was performed to tune the stable emission wavelength over the entire visible range. In particular, the maximum photoluminescence wavelengths of the red and green perovskite nanocrystals were appropriate for light-emitting diode applications, and their full-width-at-half-maximum were very narrow, showing outstanding color purity. The materials also had excellent thermal and photo-stability, which is a necessary requirement for perovskite nanocrystal/organic light-emitting diode hybrid device applications. We formulated uniformly stable perovskite nanocrystal inks and optimized their physical and rheological properties for successful inkjet-printing. Finally, we fabricated a hybrid device with a color conversion layer based on the red and green perovskite nanocrystals synthesized using the optimized ultrasonication and halide-ion-exchange methods. The color reproduction range of the fabricated devices was 27.3 % wider than that of the National Television System Committee values, indicating very vivid colors.     

影响杂化钙钛矿太阳能电池稳定性的因素探讨

自从2009年首次报道采用有机-无机杂化钙钛矿作为吸光材料用于太阳能电池以来, 钙钛矿太阳能电池效率的快速提升引起了人们广泛的关注, 这类电池同时具有制备工艺简单、成本低廉等优点, 引发了钙钛矿电池的研究热潮. 目前研究工作大多数集中在如何提高电池的光电转化效率, 但钙钛矿电池要真正实现产业化应用, 急需要解决材料及器件的稳定性问题. 本文探讨影响钙钛矿材料及器件的稳定性因素, 从温度及湿度等方面分析了材料的稳定性, 从传输材料及其界面问题讨论了器件的稳定性.     

金属卤化物钙钛矿纳米光电材料的研究进展

金属卤化物钙钛矿广泛应用于太阳能电池、发光二极管和纳米激光器等领域,引起了科学家们极大的兴趣.纳米材料由于具有量子约束和较强的各项异性,表现出与普通块体材料不同的光学和电学性质.金属卤化物钙钛矿纳米材料具有可调节带隙、高量子效率、强的光致发光、量子约束效应和长的载流子寿命等优点,并且其成本低、储量丰富、易于合成多种化合物,有很广阔的光电应用前景.但另一方面,钙钛矿由于表面存在陷阱缺陷状态以及晶体边界导致稳定性较差,环境中的水、氧气、紫外线和温度等因素会使其光电性能大幅度降低.本文介绍量子点、纳米线、纳米片钙钛矿纳米材料的合成与生长机制,并且讨论其新奇的光电性能及在各种光电设备中的应用.最后总结了钙钛矿材料新出现的挑战并讨论了下一代金属卤化物钙钛矿光电设备应用.     

Ni2+掺杂和卤素空位填充协同抑制CsPbBr3纳米晶体中的离子迁移

卤化铅钙钛矿(LHPs)由于具有优异的光电性能和制备成本低等优点,已成为新一代光电器件的有力候选材料。然而,缺陷造成的离子迁移会导致LHPs纳米晶的晶体结构解离分解。因此,稳定性成为LHPs实际应用中亟待解决的问题。本文旨在研究镍离子替位掺杂及卤素空位填补对CsPbBr3纳米晶中的离子迁移抑制作用。通过离子迁移活化能的测定和高分辨透射电镜的原位观察,分析了前驱体掺杂剂对加强LHPs稳定性的作用原理。首先,选用乙酰丙酮镍和溴化镍作为掺杂剂,合成了掺杂LHPs纳米晶。其次,通过吸收-荧光光谱,X射线衍射,X射线光电子衍射,透射电子显微镜等测试手段对掺杂样品的光学及化学组成进行分析。最后,通过纳米晶薄膜电导率的温度依赖关系计算出其离子迁移活化能,并结合高分辨电镜原位观察纳米晶在高能电子束辐照下的形貌演变过程,揭示了不同掺杂剂对合成掺杂LHPs稳定性的影响。实验结果表明:Ni²⁺掺杂CsPbBr3样品的离子迁移活化能相较本征CsPbBr3样品(0.07 eV)有显著提升,其中乙酰丙酮镍掺杂样品的离子迁移活化能为0.238 eV,溴化镍掺杂样品的离子迁移活化能为0.487 eV。另外,电子束辐照测试表明溴化镍掺杂钙钛矿晶体表现出更高的结构稳定性,这主要归因于掺杂的Ni²⁺对卤素的强结合和卤素填补空位缺陷的协同钝化作用。Ni²⁺掺杂和卤素空位填充协同可以有效抑制卤化物钙钛矿纳米晶体中的离子迁移。     

Frontiers in Green Perovskite Light-Emitting Diodes

Perovskite, as a star fluorescent material, has the characteristics of adjustable luminescence peak, high color purity, high photoluminescence quantum yield, and low cost, showing significant potential in the photoelectric field. Among the RGB colors for display devices, green is the most sensitive color for human eyes, and green perovskite light-emitting diodes (GPeLEDs) have aroused much interest in recent years. In this work, the research history of GPeLEDs is reviewed, the perovskites of different dimensions are introduced, and the common synthesis methods of perovskites are discussed. Besides, the strategies to improve the stability and luminous efficiency of GPeLEDs are summarized, including component engineering, phase engineering, ligand engineering, additive engineering, interface engineering, and optical coupling structure strategy. Finally, the development state of GPeLEDs is summarized and prospected. This work is expected to stimulate more unprecedented achievements derived from GPeLEDs, thus promoting their practical applications in future ultra-high-definition displays.