纳米人-发光材料前沿每周精选丨0617-0623

发光材料前沿每周精选丨0617-0623

纳米人纳米人 2019-06-26

1. ACS Energy Lett.：果断收藏！制备高PLQY钙钛矿纳米晶的技巧哦！

在反应烧瓶中制备纳米晶总是令人兴奋的。对于可见光发射纳米晶，这甚至更有趣。CsPbX₃钙钛矿纳米晶作为纳米尺寸中的下一个全可见颜色可调谐发光体出现。同时，合成CsPbX₃纳米晶使用胶体热注射反应，但钙钛矿纳米晶显示出前所未有的高光致发光量子产率（PLQY）。因此，这些纳米晶仍然处于当前研究的最前沿，并被认为是用于能量转换的有效照明材料。如何获得高纯度的CsPbX₃纳米晶体是目前急需解决的问题。在过去的四年中，在优化合成和获得红绿蓝的钙钛矿纳米晶的高PLQY方面已经取得了长足的进步。最初,由Kovalenko等人开发的高温合成方法仍然是获得这些高质量纳米晶体的基准方案，并且已经广泛研究了用于形成所有这三种卤化钙钛矿纳米晶体的反应化学。基于此，印度科学普及协会Narayan Pradhan团队分析随时间变化的前体比率、配体、反应温度、溶剂，以及每次连续修饰都具有优化反应背后的逻辑。这也有助于配制精确的反应参数，以获得反应烧瓶中所CsPbX₃纳米晶体的接近100%的PLQY。还讨论了所有这些发展，这些钙钛矿纳米晶体合成反应的逐步进展。还讨论了一些合成技巧以及一些避免相变或淬灭这些纳米晶体的光致发光（PL）的技巧。

Tips and Twists in Making High Photoluminescence Quantum Yield Perovskite Nanocrystals，ACS Energy Lett.，2019

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.9b00946

2. ACS Energy Lett.：很有用！解决钙钛矿纳米晶的缺陷，稳定性和光致发光问题

缺陷一直是半导体晶体的组成部分，控制着其光学和电子特性。尽管CsPbX₃（X = Cl，Br，I及其混合物）纳米晶体（NCs）凭借其耐缺陷性在各种应用中的日益普及，但其性质，稳定性和实用性仍受缺陷支配。已经开发了多种卤化物特异性方法来调节缺陷的活性，以增强这些NC的光致发光和稳定性。海德拉巴大学Anunay Samanta团队追踪了不同类型的光致发光特性和CsPbX₃NCs稳定性缺陷的起源和表现，批判性地研究了各种钝化策略的基本原理，以深入了解该问题，并推荐最有效的策略在任何给定条件下应对缺陷。

Tackling the Defects, Stability, and Photoluminescence of CsPbX₃ Perovskite Nanocrystals，ACS Energy Lett., 2019

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.9b00849

3. 天津大学Angew：1D NH₄PbI₃转换3D立方相的钙钛矿纳米晶，增强光致发光

天津大学Guangjiu Zhao团队首先研究了纳米级无机铵离子的作用，合成了1D正交NH₄PbI₃钙钛矿型NC。研究发现，在卤素位点添加溴离子不能改善光致发光性质。通过在（NH₄）Pb（I_0.5Br0_.5）₃的晶格中加入Cs离子，成功合成了具有明亮光致发光的3D立方相（NH₄）_0.5Cs_0.5Pb（I_0.5Br_0.5）₃ NC。此外，使用飞秒瞬态吸收（FTA）光谱获得不同相结构的光物理性质。明显的超快陷阱态捕获过程是光致发光性质变化的关键因素，立方相可能是光致发光的最佳结构。这些结果表明铵离子钙钛矿（AIP）纳米晶体可以通过A位阳离子取代策略成为光电应用的潜在材料。

Wang, C. , Liu, Y. , Feng, X. , Zhou, C. , Liu, Y. , Yu, X. and Zhao, G. (2019), A Phase Regulation Strategy of Ammonium Ions Perovskite Nanocrystals from 1D Orthomorphic NH₄PbI₃ to 3D Cubic Phase by Cs Ions to Notedly Enhance Photoluminescence. Angew. Chem. Int. Ed..

Doi:10.1002/anie.201903121

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201903121

4. 武汉大学AM：22.5％效率，热激活延迟荧光OLED

开发高效的可溶液处理的热激活延迟荧光（TADF）发射器，尤其是在较长波长区域，是一项艰巨的挑战。武汉大学Shaolong Gong和Chuluo Yang团队开发出了三个红色TADF发射体，即NAI_R1，NAI_R2和NAI_R3。这种设计策略不仅赋予这些分子高溶解度、优异的热稳定性和良好的成膜能力，而且还降低了其电荷转移（CT）能级激发态。此外，将这些发射体分散到mCP和mCPCN的两种不同主体材料中，可以精确地调整它们的CT状态能级。更重要的是，分子工程和宿主选择的协同组合可以有效地操纵这些发射体的CT单重态的辐射和非辐射衰变速率，与从其三重态到单重态的反向系间跨越之间的竞争。因此，NAI_R3发射器和mCP主机的最佳组合成功地使溶液处理的红色TADF有机发光二极管（OLED）具有22.5％的最高外部量子效率（EQE），其发射峰值高于620 nm。

Zeng, W., Zhou, T., Ning, W., Zhong, C., He, J., Gong, S., Xie, G., Yang, C., Realizing 22.5% External Quantum Efficiency for Solution‐Processed Thermally Activated Delayed‐Fluorescence OLEDs with Red Emission at 622 nm via a Synergistic Strategy of Molecular Engineering and Host Selection. Adv. Mater. 2019, 1901404.

https://doi.org/10.1002/adma.201901404

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201901404

5. AM：10.68%效率！硒化铅胶体量子点太阳能电池最高值

低成本溶液处理的铅硫属化物胶体量子点（CQD）在光伏（PV）应用中引起了极大的关注。特别是，硒化铅（PbSe）CQD被认为是太阳能电池中具有吸引力的吸光层，由于其高的多激子产生和大的激子波尔半径。然而，空气稳定性差和成膜过程中陷阱/缺陷限制了其进一步发展。华中科技大学 Jungang He、Chao Chen和武汉工程大学Zhitian Liu团队首先通过阳离子交换技术合成空气稳定的PbSe CQD。然后，进行溶液相配体交换方法，最后一步旋涂法成膜。采用PbSe CQD制造的最佳PV器件效率可达10.68％，比先前的效率记录（9.2％）高16％。此外，该器件显示出优异的稳定性。这种新颖的策略可以提供在低成本和高性能红外光电器件中使用PbSe CQD的替代途径。

Ahmad, W., He, J., Liu, Z., Xu, K., Chen, Z., Yang, X., Li, D., Xia, Y., Zhang, J., Chen, C., Lead Selenide (PbSe) Colloidal Quantum Dot Solar Cells with >10% Efficiency. Adv. Mater. 2019, 1900593. https://doi.org/10.1002/adma.201900593

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201900593

6. JACS：控制PbS纳米晶体的三重光敏剂用于增强近红外到可见光的上转换

半导体纳米晶(NCs)的光子上转换性能有效地捕获近红外(NIR)光，并且利用其单线态和三重态激发态之间的小间隙来减少能量损失。加州大学Ming L. Tang团队和埃默里大学Tianquan Lian团队合作报告了通过改善PbS NC来实现迄今为止最高的由近红外到黄光的QY(11.8%)。这种高的QY是通过引入高纯度的铅和硫脲前驱体来实现的，它比用商业上使用的铅和硫化物前驱体制备的NCs要高2.6倍。瞬态吸收光谱实验结果表明QY增强的原因在于PbS NCs所固有的激子寿命更长以及其表面结合的传递分子可以支持更长的三重态寿命。

Zhiyuan Huang, Zihao Xu, Ming L. Tang, Tianquan Lian. et al. Enhanced Near-Infrared-to-Visible Upconversion by Synthetic Control of PbS Nanocrystal Triplet Photosensitizers. Journal of the American Chemical Society. 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b03385

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b03385

7. JPCL：胶体CsPbBr₃纳米晶表面稳定的配体配位

金属卤化物钙钛矿纳米晶体（NCs）的表面化学的研究对于获得可靠的发光体是至关重要的。近日，意大利纳米技术研究所Carlo Giansante提供胶体CsPbBr₃NCs表面的原子级描述，实现有效的钝化策略，实现近乎完美的光致发光量子产率。研究人员使用了两种不同类型的CsPbBr₃ NC，它们是用溴化铵离子对或Cs-油酸盐络合物的外壳合成的。研究人员用来自综合库的配体扰乱了NCs表面的动态平衡，包括具有不同碱度，链长和空间位阻的胺（及其共轭酸）。研究证明控制配体结合亲和力和配体与NC的摩尔比对于获得NC表面的热力学稳定的配位是必不可少的。因此，我们提出了一种可靠的方案，用于管理胶体CsPbBr3 NC的表面化学，并选择性地解决它们的配体诱导的形态（和结构）转化。

Quarta, D. Giansante, C. Stable Ligand Coordination at the Surface of Colloidal CsPbBr3Nanocrystals. JPCL 2019.

DOI:10.1021/acs.jpclett.9b01634

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.9b01634

8. IBM最新Nat. Photonics：超低功率亚光子电压高效LED

传统的发光二极管（LED）在低电流下就存在效率下降，这是由于非辐射复合超过低载流子密度下的辐射复合。为了克服这一普遍问题，国际商业机器公司（IBM）T J Watson研究中心的Ning Li等人利用新型量子阱设计和高质量界面抑制非辐射复合并增强辐射复合，在超低电流和低电压下开发高效LED。在低电流密度小于1×10^-4 A cm^-2时，该器件表现出接近100%的内部量子效率，比传统LED低三个数量级。LED偏压降低到光子电压（hν/q）以下约30％。随着LED内部量子效率扩展到更小的电压和电流，使得诸如高效电致发光冷却的新现象可能实现。

Li, N., Han, K. et al. Ultra-low-power sub-photon-voltage high-efficiency light-emitting diodes. Nat. Photonics, 2019

Doi:10.1038/s41566-019-0463-x.

https://www.nature.com/articles/s41566-019-0463-x

9. 意大利技术研究所Chem：二价Mn掺杂的二维钙钛矿缺陷工程

低维钙钛矿由于具有很高的激发结合能而被认为是良好的发光应用的候选者。然而，单层二维钙钛矿由于受到陷阱辅助复合的强烈限制而发光率低，这严重阻碍了其在电致发光器件中的应用。在本文中，意大利科技研究所的Petrozza等采用合成与缺陷工程策略克服了这些问题。他们采用金属掺杂（Mn ²⁺和Eu³⁺）在二维钙钛矿NMA₂PBX₄（NMA=1-萘基甲基铵）中引入发光杂质。他们利用温度相关与时间分辨光谱证明了锰离子中心的能量转移对于发光效率的提升十分有效。这避免了光激发物质在低效复合通道中的缺失，增强了光致发光效应，从而在掺杂薄膜中实现了超过20%的量子产率。研究人员还将掺杂锰的NMA₂PBX₄使用在发光二极管器件中并发现Mn ²⁺⁴T₁→⁶A ₁跃迁中会产生电致发光。该研究结果展现了掺杂与缺陷工程在二维钙钛矿发光领域的巨大潜能。