发光材料前沿每周精选丨1007-1013
纳米人 纳米人 2019-10-21
1. AM综述:精确设计具有高性能的聚集诱导发光体

精确设计出具有理想性能的荧光分子是目前研究的一项热点。而在不同类型的光学活性材料中,具有聚集诱导发光性能的的发光体(AIEgens)在过去二十年得到了迅猛的发展。在单个分子状态下,AIEgens的发光效率几乎可以忽略不计,而在聚合态下它可以发出明高的光,这一有别于传统的荧光染料的性能使得AIEgens得到了广泛的多学科应用。

 

新加坡国立大学刘斌教授团队通过列举具体的例子,对设计具有理想性质的AIEgens分子的原理及构效关系进行了综述;并介绍了AIEgens在生物医学诊疗、光电器件、刺激响应型智能材料和等前沿领域中的应用。

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Shidang Xu, Bin Liu. et al. Precise Molecular Design for High-Performance Luminogens with Aggregation-Induced Emission. Advanced Materials. 2019

DOI: 10.1002/adma.201903530

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903530

 

2. Kovalenko最新ACS Energy Lett.:高效蓝绿光的钙钛矿纳米晶LED

CsPbX3NCs是一种新兴的无机光源,其覆盖整个可见光谱范围。尽管最近几年CsPbX3 NC的绿色和红色电致发光进展迅速,但蓝色对应物的发展仍然停滞不前。事实证明,控制CsPbX3 NC的表面状态是控制电荷注入效率和降低阱密度的主要因素。

 

尽管已知十二烷基二甲基卤化铵(DDAX,X = Br,Cl)在合成后应用时可改善CsPbX3NC的发光,但它们并未直接用作这些NC合成中的唯一长链铵配体。Maksym V. KovalenkoMaryna I. Bodnarchuk团队报道了DDAX稳定的CsPbX3 NC的简便直接合成。然后,制备了蓝色和绿色发光二极管,其特征是在463-515 nm处有电致发光,绿色的外部量子效率为9.80%,天蓝色的外部量子效率为4.96%,深蓝色光谱区的外部量子效率为1.03%。

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Direct Synthesis of Quaternary Alkylammonium Capped Perovskite Nanocrystals for Efficient Blue and Green Light-Emitting Diodes,ACS Energy Lett.2019

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.9b01915

 

3. Angew.: 具有多个光致发光中心的混合金属卤化物

对于同时包含两个或多个卤代金属阴离子的固态金属卤化物化合物领域知之甚少。北京科技大学Zhiguo Xia苏黎世联邦理工学院Maksym V. Kovalenko团队报道发现了一个新的金属卤化物簇组装化合物,(C9NH209 [Pb3Br11](MnBr42,其特征是明显不同的阴离子多面体,即稀有的卤化铅簇[Pb3Br11]5-和[MnBr4]2-

 

根据其多元零维(0D)结构,发现该化合物包含两个不同的发射中心565 nm和528 nm,这归因于自陷激子和4D-6A1跃迁的形成。分别为Mn2+离子。这些发射带的光谱相互作用受激发波长和温度支配,提出了两个中心之间可能的交换机制。基于(C9NH209 [Pb3Br11](MnBr42在光和热下的高耐久性以及在450 nm蓝光激发下49.8%的高光致发光量子产率(PLQY),制作了发光二极管(WLED),展示了其在背光应用中的潜力。

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Xia, Z. , Li, M. , Zhou, J. , Zhou, G. , Molokeev, M. , Zhao, J. , Morad, V. and Kovalenko, M. (2019), Hybrid Metal Halides with Multiple Photoluminescence Centers. Angew. Chem. Int. Ed..

DOI: 10.1002/anie.201911419.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201911419?af=R

 

4. AM: 基于III氮化物半导体的混合光发射器和日盲紫外雪崩光电二极管

在过去的二十年中,基于III族氮化物半导体的光电子器件领域已经取得了显著进步。就可见光-紫外光谱范围内的光子学应用而言,III族氮化物是最有前途的材料之一。例如,新兴的基于氮化镓(GaN)的微发光二极管(LED)技术可用于高分辨率显示,而UV光检测则可用于环境监测,健康和医疗应用。近日,南京大学Bin Liu研究团队通过光刻和纳米压印图案技术将II–VI量子点集成在一起的微型/纳米混合LED,实现了高性能的红色/绿色/蓝色和白色发射。

 

因此,等离子纳米激光器是使用金属氧化物半导体结构设计和制造的,其中强的表面等离子极化耦合可从可见光到紫外可调光谱范围的低激发阈值的情况下产生有效的激光。此外,该团队还通过偏振工程技术,实现了高性能具有单独吸收和倍增结构的AlGaN UV日盲雪崩光电二极管(APD)。这些APD可提供高达1.6×105的创纪录的高雪崩增益。纳米/微型LED,纳米激光和APD的这些最新进展可以揭示III型氮化物在前沿应用中的新兴功能。

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Liu, B. et al. Hybrid Light Emitters and UV Solar‐Blind Avalanche Photodiodes based on III‐Nitride Semiconductors. AM 2019.

DOI: 10.1002/adma.201904354

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201904354

 

5. 上海交大JPCC: 最高效溴基钙钛矿纳米片蓝色(469 nm)发光二极管

二维胶体钙钛矿纳米片(NPL)由于其大的激子结合能和精确可调的厚度而成为最有希望的候选蓝色发射体之一。然而,其缺乏高发射效率和稳定的钙钛矿NPL的技术限制了高效钙钛矿NPL基光电器件的成功开发。近日,上海交大李良使用短链卤化物离子对配体增强钙钛矿NPLs的光致发光量子产率(PLQY)和改善其稳定性。

 

得益于短链配体处理,钙钛矿型NPL薄膜的电导率和载流子注入也得到了显著改善,其蓝光(469 nm)器件峰值外部量子效率(EQE)为1.42%,是基于胶体的纯溴钙钛矿NPLs发光二极管(LED)的最高效率。

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Zhang, C. Li, L. et al. Surface Ligand Engineering toward Brightly Luminescent and Stable Cesium Lead Halide Perovskite Nanoplatelets for Efficient Blue Light-Emitting Diodes. JPCC 2019.

DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b09034

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.jpcc.9b09034

 

6. Kovalenko最新ACS Nano: 稳定的很!无机壳层保护卤化钙钛矿纳米晶

合成明亮而稳定的量子点的常规策略是产生外延匹配的核/壳异质结构,以减轻深陷阱态的存在。由于其动态表面和低熔点,这种思维方式是与卤化钙钛矿纳米晶体(LHP NCs)不兼容的。然而,对于在发光器件中LHP NCs仍要求提高其化学稳定性。Maksym V. Kovalenko团队提出了一种方法,利用LHP NCs的离子晶格和独特的耐缺陷结构来制备非外延盐壳型异质结构。这些异质结构能够使其免受环境的影响,同时保持其结构优异的光学性能和增加的散射,以提高输出耦合效率。

 

为此,首先通过将LHP的异质成核到微晶载体(例如碱金属卤化物)的表面上来合成锚定的LHP NCs。第一步使LHP NC稳定下来,防止进一步合并,这使它们可以通过两亲性Na和Br前体在非极性介质中的表面介导反应,被额外的无机壳覆盖。这些无机壳保护的NC@载体复合物(NCC)对极性有机溶剂(例如γ-丁内酯,乙腈,N-甲基吡咯烷酮和三甲胺)的化学稳定性大大提高。表现出高的热稳定性,在高达120°C的温度下PL强度可逆地下降不超过40%;并提高了与各种紫外线固化树脂的相容性。

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Dirin, D. N., Benin, B. M., Yakunin, S., Krumeich, F., Raino, G., Frison, R. & Kovalenko, M. V. Microcarrier-Assisted Inorganic Shelling of Lead Halide Perovskite Nanocrystals. ACS Nano, 2019

DOI: 10.1021/acsnano.9b05481 (2019).

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.9b05481

 

7. 黄维&王建浦&王娜娜AM综述: 高性能MQW钙钛矿发光二极管

基于溶液处理的金属卤化物钙钛矿的发光二极管(LED)在节能照明和显示器中显示出巨大的应用潜力。 多量子阱(MQW)钙钛矿同时具有高的光致发光量子效率和良好的薄膜形貌和稳定性,使其对高性能钙钛矿LED具有高的吸引力。 近日,南京工业大学王娜娜、黄维、王建浦回顾了MQW钙钛矿的优点以及MQW钙钛矿LED的进展。 还讨论了钙钛矿LED的挑战和未来发展方向。

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Wang, N. Huang, W. Wang, J et al. Multiple‐Quantum‐Well Perovskites for High‐Performance Light‐Emitting Diodes. AM 2019.

DOI: 10.1002/adma.201904163

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201904163

 

8. Nat. Commun.: 掺杂铜的胶体量子点中声子瓶颈的观察

热电子可以极大地提高太阳能电池的效率,并使对能量要求很高的光化学反应敏感。通过电子-声子散射,典型半导体中热电子的亚皮秒级带内冷却已经阻碍了有效的热电子器件。预计半导体量子点将表现出热电子弛豫的“声子瓶颈”,因为它们的量子限制电子将非常低效地耦合到声子。然而,典型的硒化镉点仍表现出亚皮秒级的热电子冷却,可能通过俄歇式过程绕过了声子瓶颈,从而将过多的热电子能量转移到空穴中。

 

近日,中国科学院大连化学物理研究所Kaifeng Wu证明了由于铜掺杂剂捕获的飞秒空穴,这种冷却机制可以在掺铜硒化镉胶体量子点中得到抑制。研究人员观察到1Pe热电子的寿命约为8.6皮秒,比相同尺寸的无掺杂点(约0.25皮秒)长30倍以上。

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Wang, L. Wu, K. et al. Observation of a phonon bottleneck in copper-doped colloidal quantum dots. Nat. Commun. 2019

DOI: 10.1038/s41467-019-12558-y

https://www.nature.com/articles/s41467-019-12558-y

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