发光材料前沿每周精选丨0805-0811

纳米人

2019-08-15

1. JMCA: 原位Yb掺杂稳定的CsPbI₃钙钛矿量子点太阳能电池

胶体钙钛矿量子点（QD）展现出光电应用的独特机会。这是由于它们优异的光学和光伏特性以及成分可调性。目前，只有有限数量的工作将QD合成优化与相关器件性能相关联。

近日，苏州大学Wanli Ma研究团队通过在合成期间进行原位Yb掺杂，成功地合成了CsPbI₃ QD并显示出改善的光电性质。实验结果表明，Yb^{3 +}镧系元素阳离子可有效减少表面和晶格空位引起的缺陷和陷阱状态。该结果有助于改善QD光致发光量子产率（PLQY），材料结晶度，热稳定性和载流子传输。采用最佳Yb掺杂的CsPbI₃ QD的太阳能电池实现了13.12％的最佳功率转换效率（PCE），并且在环境条件下显示出显著改善的储存稳定性。这些结果表明，原位掺杂具有改善钙钛矿QD质量的巨大潜力。这种方法可以为基于量子点的太阳能电池技术的突破提供新的途径。

Shi, J. Ma, W. et al. Efficient and Stable CsPbI₃ Perovskite Quantum Dots Enabled by in-situ Ytterbium Doping for Photovoltaic Application. JMCA 2019.

DOI: 10.1039/C9TA07143A

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta07143a#!divAbstract

2. 黄维院士&王建浦Nat. Commun.: 具有高能量转换效率、稳定且明亮的甲脒基钙钛矿发光二极管

可溶液加工的钙钛矿显示出高发射性和良好的电荷传输性，使其对具有高能量转换效率的低成本发光二极管（LED）具有吸引力。尽管器件的效率得到了很大的提高，但钙钛矿LED的稳定性仍然是一个主要障碍。

近日，南京工业大学黄维院士、王建浦教授通过优化甲脒碘化铅薄膜，制备了具有高能量转换效率的稳定且明亮的钙钛矿LED。该LED显示出10.7％的能量转换效率，并且通过控制前体溶液的浓度，外部量子效率为14.2％而没有外耦合增强。该器件在300 mA cm^-2的电流密度下显示出低效率滚降，即8.3％的能量转换效率和14.0％的外部量子效率，使该器件比在高电流密度的最先进的有机和量子点LED更高效。此外，在100mA cm^-2的电流密度下，具有苄胺处理的器件的半衰期为23.7小时，与近红外有机LED的寿命相当。

Miao, Y. Huang, W. Wang, J. et al. Stable and bright formamidinium-based perovskite light-emitting diodes with high energy conversion efficiency. Nat. Commun. 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-11567-1

https://www.nature.com/articles/s41467-019-11567-1

3. 唐江AOM: 半导体量子点嵌入式无机玻璃：制造，发光性能和潜在应用

量子点（QD） - 嵌入式无机玻璃将QD的出色发光特性与玻璃的化学，机械和热稳定性相结合，克服了QD的不稳定瓶颈，并促进了其广泛和耐用的应用，如非线性光学器件，发光， 掺入玻璃中的典型QD包括IIB-VIA（例如，ZnO，CdSe），IVB-VIA（例如，PbS）和卤化物钙钛矿（CsPbBr₃等）QD。

近日， 华中科技大学唐江教授研究团队讨论了量子点在玻璃中的制备方法和生长动力学，接着总结了IIB-VIA，IVB-VIA和卤化钙钛矿QD嵌入式玻璃的光学性质和应用探索。 最后，提出了克服这些玻璃在最终应用中所面临的主要挑战的研究方向。

Xia M. Tang, J. et al. Semiconductor Quantum Dots‐Embedded Inorganic Glasses: Fabrication, Luminescent Properties, and Potential Applications. AOM 2019.

DOI: 10.1002/adom.201900851

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adom.201900851

4. JACS：用于标记和成像单个RNA的量子点纳米信标

在活细胞中对RNA进行检测和成像是目前研究的一大热点，同时也面临着诸多挑战，特别是对活细胞中单个RNA进行检测和成像往往更加困难。中科院武汉病毒研究所崔宗强和武汉大学何治柯教授合作，通过一锅水热法，将黑洞猝灭基团(BHQ1)和硫代磷酸修饰的DNA精确地偶联到CdTe:Zn²⁺ 量子点（QDs）上，构建了一种价态可控的纳米信标。

实验发现，使用仅偶联有一个DNA的纳米信标去标记和检测活细胞中低丰度的核酸，可在活细胞中对单个HIV-1 RNA进行检测和成像。而将被该QDs纳米信标标记的HIV-1基因组RNA封装在子代病毒颗粒中，则可以用来跟踪和研究单个病毒的脱壳过程。因此，这一研究也为核酸的标记和高灵敏度成像提供了一个新的平台。

Yingxin Ma, Guobin Mao, Weiren Huang, Zhike He, Zongqiang Cui. Quantum Dot Nanobeacons for Single RNA Labeling and Imaging. Journal of the American Chemical Society. 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b04659

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b04659

5. AFM: EQE 0.31%，2D深蓝色钙钛矿纳米片二极管

Ruddlesden-Popper钙钛矿（PEA）₂PbBr₄（PEA = C₈H₉NH₃）是一种稳定且廉价的材料，具有宽带隙和窄带发射。这些特性使其成为深蓝色发光二极管（LED）的潜在候选者。然而，由于弱的激子结合能，基于钙钛矿薄膜的LED通常具有<0.03％的非常低的外量子效率（EQE）。近日，苏州大学Xiujuan Zhang、Jiansheng Jie首次展示了基于2D（PEA）₂PbBr₄纳米片（NP）的高性能深蓝色LED的构建。制备的（PEA）₂PbBr₄ NPs膜在410nm处显示深蓝色发射，在环境条件下具有优异的稳定性。

令人印象深刻的是，基于（PEA）₂PbBr₄ NPs薄膜的LED可提供明亮的深蓝色发光，最大亮度为147.6 cd m^-2，高EQE高达0.31％，这代表了最高效，最亮的深蓝色钙钛矿LED 。此外，在≈60％相对湿度下，LED在超过1350分钟内保持其效率的80％以上。稳定而明亮的深蓝色LED可用作激发光源以实现白光发射，这显示出光通信的可能性。这项工作为将钙钛矿开发成高效和深蓝色LED用于低成本光源和光通信提供了空间。

Deng, W. Zhang, X. Jie, J. et al. 2D Ruddlesden–Popper Perovskite Nanoplate Based Deep-Blue Light-Emitting Diodes for Light Communication. AFM 2019.

DOI: 10.1002/adfm.201903861

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201903861

6. 化学所AM: 高效单组分有机发光晶体管

高性能有机发光晶体管（OLET）的构建仍然具有挑战性。化学所Huanli Dong和Wenping Hu团队将两种优异的高迁移率发光有机半导体，DPA和dNaAnt引入到OLET。通过优化器件几何结构以实现平衡双极高效电荷传输，并使用高质量DPA和dNaAnt单晶作为有源层，成功制造出高效率的单组分OLET，并在p-和n-传导通道显示出强且空间可控的光发射，以及高外部量子效率（EQE）的输出。

当前DPA-OLET，dNaAnt-OLET器件中获得的EQE值分别接近1.61％和1.75％。此外，对于基于DPA和dNaAnt的OLET，也分别实现1210和3180 cd m^-2的高亮度，电流密度高达1.3和8.4 kA cm^-2。该研究证明了高迁移率发光有机半导体在下一代高性能单组分OLET及其相关有机集成电光器件的快速发展中的巨大潜在应用。

Qin, Z., Gao, H., Liu, J., Zhou, K., Li, J., Dang, Y., Huang, L., Deng, H., Zhang, X., Dong, H., Hu, W., High‐Efficiency Single‐Component Organic Light‐Emitting Transistors. Adv. Mater. 2019, 1903175.

DOI: 10.1002/adma.201903175

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903175