解荣军课题组Angew：配体工程策略实现高效纯红光锡基钙钛矿发光二极管
日期：
2023-11-21
浏览次数:
188
发光材料是开发下一代超高清显示器的关键材料之一。在众多发光材料中，胶体半导体量子点和金属卤化物钙钛矿因其高效率、宽色域、可溶液加工、低成本等优点而显示出广阔的应用前景，受到研究者们的广泛关注。尽管基于量子点或卤化铅钙钛矿的发光二极管已经表现出优异的外量子效率（EQE）和亮度，但重金属（如镉，铅）的使用将对人体、生态和环境产生不可预期的破坏。锡基钙钛矿环境友好，且具有优异的光电特性，有望作为发光材料应用于钙钛矿发光二极管显示。苯乙铵碘化锡（PEA2SnI4）钙钛矿发射光谱中心位于630 nm，半高宽小于38 nm，符合Rec. 2020显示色域标准。然而，锡基钙钛矿薄膜存在两个主要的挑战：锡基钙钛矿薄膜的结晶速度远快于铅基钙钛矿，导致钙钛矿薄膜形貌和覆盖率较差；Sn2+离子易氧化为Sn4+离子，导致高Sn2+空位缺陷密度。它们的钙钛矿发光二极管表现出严重的激子非辐射复合和较差的电荷载流子输运。因此，锡基钙钛矿发光二极管的电致发光效率远低于铅基器件。近日，厦门大学解荣军教授（点击查看介绍）团队开发的高效纯红光锡基钙钛矿发光二极管有望弥补了上述缺憾。该团队提出了一种配体工程策略，利用还原型谷胱甘肽（GSH）作为表面配体，构筑了高质量苯乙铵碘化锡（PEA2SnI4）钙钛矿薄膜，并将其作为发光层，制备出了高效的纯红光锡基钙钛矿发光二极管。作者通过傅里叶红外光谱、X射线能谱等实验数据和密度泛函理论计算，研究发现GSH可作用于PEA2SnI4钙钛矿的表面，其本身的多官能团（-COOH、-C=O、-NH2、-SH）可与钙钛矿表面的Sn2+和I-之间存在较强的配位键和氢键作用。GSH配体与PEA2SnI4钙钛矿之间的配位键和氢键作用，有效地降低了纯红色钙钛矿的结晶速率，因而PEA2SnI4钙钛矿薄膜的均匀性和致密度显著改善。GSH配体还有效抑制了Sn2+的氧化和Sn2+空位缺陷的形成。由XPS峰面积测定的Sn4+：Sn2+含量之比从1.40下降到0.80，同时，非辐射复合率从37.12 μs-1降低到15.05 μs-1，激子结合能从82.67 meV提高到99.73 meV。因此，GSH钝化的PEA2SnI4钙钛矿薄膜具有更加优异的光学性能和稳定性。为进一步理解GSH钝化的PEA2SnI4钙钛矿薄膜的发光性能和稳定性提升机制，通过密度泛函理论计算了GSH钝化前后表面缺陷的形成能。结果表明，GSH作用在PEA2SnI4表面后，Sn2+、I-和PEA+空位缺陷的形成能显著增加，抑制了Sn2+、I-和PEA+空位缺陷形成，从而减少了钙钛矿的非辐射复合和改善化学结构的稳定性。作者采用以GSH为配体的PEA2SnI4钙钛矿薄膜作为发光层，制备出纯红光钙钛矿发光二极管，其最大外量子效率可达9.32%。此外，该配体工程策略也成功地改善了近红外CsSnI3发光材料与器件，表明该工作为提高锡基钙钛矿发光二极管光电性能的提供了一种可行的途径。这一成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。该工作的第一作者是厦门大学博士研究生白雯昊，通讯作者为解荣军教授和宣曈曈助理教授。此外，该工作得到了国家自然科学基金委（U2005212，12374385，12274136）、广东省基础与应用基础研究基金（2023A1515030004）、福建省自然科学基金（2020J01035）、深圳市科技创新委员会（编号JCYJ20200109144614514）等项目资助。
Hot News
/
相关推荐
2026
-
04
-
17
点击次数:
16
来源：X-MOL本文介绍了一种镧系系辅助策略，以解决有效提升 CoMn2O4 空心方块 NOx 还原性能的持续挑战。通过共沉淀法合成了四种稀土元素（镧（La）、钆（Pr）、锕（Sm）、钕（Nd））修饰的 CoMn2O4。其中，Pr 合作的 CoMn2O4 表现出显著的 T80 降低，比未改造的对应物低约 100°C。此外，Pr0.1Co0.9Mn2O4 在实验条件下表现出优异的稳定性和良...
2026
-
04
-
17
点击次数:
16
来源：X-MOL掺杂镧系上转换纳米颗粒（UCNPs）因其光稳定性窄带发射，已成为引人注目的光学探针。双波段激发为定制上变频发射提供了一种强大的方法，因为它有选择性地针对特定的 4f 跃迁。然而，由于竞争性双波长协同激发，实现上变频发射耗竭（即通过辅助辐照抑制发射）仍然具有挑战性。本文介绍了一种镧系三掺醇策略，利用再激发驱动的排放耗尽（REED）过程克服这一局限。在 REED 中，额外的激光会重新激...
2026
-
04
-
16
点击次数:
38
2026年4月15日，市稀土协会走访了中科院上海光学精密机械研究所和中科院上海硅酸盐研究所，重点了解稀土相关科研领域的最新成果，收集两家研究院就推进稀土产业发展提出的政策建议。交流过程中，协会详细了解了两家研究院在稀土激光玻璃、晶体、陶瓷等领域的最新研发进展，以及去年出台的稀土相关政策对科研机构带来的影响。随后，协会就加强稀土全产业链监管工作作了宣讲，并针对协会今年的相关活动，包括会员大会、工博会...
2026
-
04
-
16
点击次数:
32
2026年4月15日，市稀土协会走访了中科院上海光学精密机械研究所和中科院上海硅酸盐研究所，重点了解稀土相关科研领域的最新成果，收集两家研究院就推进稀土产业发展提出的政策建议。交流过程中，协会详细了解了两家研究院在稀土激光玻璃、晶体、陶瓷等领域的最新研发进展，以及去年出台的稀土相关政策对科研机构带来的影响。随后，协会就加强稀土全产业链监管工作作了宣讲，并针对协会今年的相关活动，包括会员大会、工博会...