发光材料前沿每周精选丨1028-1103

纳米人

2019-11-10

1. 麻省理工Nanoscale: PbS量子点的协同配体交换和UV处理，可实现有效的表面钝化

硫化铅（PbS）量子点（QDs）由于其可调节的带隙和低成本的加工工艺，成为溶液加工光伏（PV）器件中很有希望的材料。用较短的配体代替合成后QD的长链油酸配体，是制备具有合适能带和少非辐射重组中心的QD PV的关键步骤。近日，麻省理工Hadi Tavakoli Dastjerdi与Mohammad Mahdi Tavakoli研究了配体交换过程中紫外线（UV）处理PbS QDs层对QDs表面状态的影响。

研究人员证明了这种简单的方法可以有效地减少表面缺陷态并可以钝化量子点的表面。此外，研究人员还发现紫外线处理降低了附着在QDs表面羟基的密度，并改善了短配体与QDs表面的键合。研究人员的多项分析表明，经紫外线处理的样品的非辐射复合中心减少了。基于优化的PbS QDs器件的功率转换效率（PCE）达到10.7％（对照组为9％），并且在持续照明230小时后效率保持在10％以上。

Dastjerdi, H. T. Tavakoli, M. M. et al. Synergistic ligand exchange and UV curing of PbS quantum dots for effective surface passivation. Nanoscale 2019.

DOI: 10.1039/C9NR07854A

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/nr/c9nr07854a#!divAbstract

2. JACS：8电子超原子纳米团簇的荧光和电子动力学

[Au25(SR)18]-和[Au13(dppe)5Cl2]3+（dppe = 1,2-双（二苯基膦基）乙烷）纳米团簇均具有13个原子的二十面体内核，是8e超原子，但是它们的发射特性和时间分辨电子动力学差异很大。近日，堪萨斯州立大学Christine M. Aikens等将实验和理论结合，阐明了这两个具有相似内核的纳米团簇在发光方面的相似之处和不同之处。作者首次从理论上阐明了[Au13(dppe)5Cl2]3+的光动力学性质。与较弱的[Au25(SR)18]-双发光峰（此处建模为[Au25(SH)18]-）相比，[Au13(dppe)5Cl2]3+具有单个强发射峰。

作者发现其强发射状态是由S1状态的去激发引起的，类似于[Au25(SH)18]-。理论和实验都显示了该状态的寿命是微秒级的。作者还观察到[Au13(dppe)5Cl2]3+及其模型化合物[Au13(pe)5Cl2]3+（pe = 1,2-双（膦）乙烷）的较高激发态的衰减时间短于[Au25(SH)18]-的相应状态的寿命；发生这种情况的原因是，与[Au25(SH)18]-中约0.6 eV的能隙相比，[Au13(dppe)5Cl2]3+中分离简并的未占据轨道集的能隙仅为〜0.2 eV。

K. L. Dimuthu M. Weerawardene, Christine M. Aikens*, et al. Luminescence and Electron Dynamics in Atomically Precise Nanoclusters with 8 Superatomic Electrons. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b07626

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b07626

3. 青岛大学JMCA综述: 基于金属硫族化物的量子点敏化太阳能电池的最新进展

量子点敏化太阳能电池（QDSC）由于其易于制造，低成本和潜在的高效率等特性而引起了越来越多的关注。通过精确地优化材料结构和器件架构，可以提高器件的效率和稳定性。在整个QDSC的开发过程中，值得注意的是，基于金属硫族化物的半导体作为光敏层，对电极（CE）和界面电荷传输作为界面修饰层等方面是关键材料。

青岛大学Jianguo Tang和Zhonglin Du团队从三个主要功能点，即QD敏化剂，对电极（CE）和界面修饰层方面出发，系统地回顾了基于金属硫属化物的QDSC在实际应用中的最新进展。此外，概述了这种敏化太阳能电池的基本结构，工作原理和简要历史。最后，还讨论了使用各种金属硫族化物的QDSC的挑战和现状。

Recent Progress of Quantum Dots Sensitized Solar Cells Employing Metal Chalcogenides，Journal of Materials Chemistry A，2019

DOI: 10.1039/C9TA10557C.

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta10557c#!divAbstract

4. Scientific Reports: Pb离子的荧光检测和废液提取，无所不能的钙钛矿！

开发用于检测Pb²⁺重金属的简单荧光传感器至关重要。CH₃NH₃PbBr₃钙钛矿材料显示出与Pb²⁺有关的光致发光特性。基于Pb²⁺对CH₃NH₃PbBr₃发光特性的影响，北京交通大学YunlinChen联合北京工业大学YongzheZhang设计了用于选择性荧光检测Pb²⁺的一种新型平台。 研究人员使用高浓度的CH₃NH₃Br溶液作为荧光探针，将PbBr₂掺入CH₃NH₃Br溶液会导致快速化学反应，形成CH₃NH₃PbBr₃。因此，无荧光CH₃NH₃Br材料在紫外光照射下表现出对Pb²⁺敏感的选择性发光响应。此外，CH₃NH₃Br与PbBr₂之间的反应可将Pb²⁺转化为CH₃NH₃PbBr₃，因此，CH₃NH₃Br也可用于回收应用中的废液中提取Pb²⁺。

Chen, Y. Zhang, Y. et al. CH3NH3Br solution as a novel platform for the selective fuorescence detection of Pb2+ ions. Scientific Reports 2019.

https://www.nature.com/articles/s41598-019-52431-y

5. JMCC: 基于羧酸配体的全无机钙钛矿发光二极管

无机铯卤化钙铅钙钛矿（如CsPbBr₃）具有良好的稳定性，较窄的光谱范围和易调谐的带隙性, 是一种有前途的光电材料。但是，CsPbBr₃薄膜的较差形貌问题限制了其在钙钛矿发光二极管（PeLEDs）中的应用。近日，东北师范大学大学Dongxia Zhu联合中山大学Juan Zhao、 Zhenguo Chi 通过将长链阳离子配体（HOOC-PMA-Br）掺入CsPbBr₃钙钛矿有效优化了钙钛矿的形貌，从而改善器件性能。

研究发现HOOC-PMA-Br配体在控制钙钛矿的尺寸和晶体生长中起关键作用，这归因于由羧酸单元诱导的氢键网络的形成。通过优化的HOOC-PMA-杂比例，（HOOC-PMA）₂CsPb₂Br₇钙钛矿不仅可以保持3D结构，而且还具有优异的形貌，均匀分布的较小晶粒尺寸，较光滑的表面和更好的覆盖度。相比对照组，基于（HOOC-PMA）₂CsPb₂Br₇的PeLED具有更高的亮度和效率。

Zhao, J. Zhu, D. Chi, Z. et al. Inorganic perovskite engineering through incorporation of a carboxylic acid containing ligand for performance enhancement in perovskite light-emitting diodes. JMCC 2019.
DOI: 10.1039/C9TC04834K
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/tc/c9tc04834k#!divAbstract

6. Chem. Mater.：基于烷基膦酸配体制备的高量子产率八面体CsPbBr₃

近年来，卤化钙钛矿（LHP）纳米晶（NCs）由于其出色的光电性能而引起了越来越多的关注。LHP的初始合成以油酸和油胺的组合使用为基础，相应的NCs表现出较差的胶体稳定性和有限的光致发光（PL）量子产率。之后，由于烷基膦酸（PAs）对Pb²⁺离子具有强亲和力，因此成为合成LHP NCs的理想配体。然而，目前尚未获得对膦酸/膦酸酯在钙钛矿型NC合成中的作用及其结构和光学性质的清晰了解。

近日，意大利理工学院Ivan Infante, Luca De Trizioa和Liberato Manna团队开发了一种以PAs作为唯一配体的CsPbBr₃NC的胶体合成方法来弥合这一知识鸿沟。所得NC的特征是PLQY接近统一，PL衰减几乎是单一的。且所制备NCs是八面体形状，这是膦酸酯基团对Pb²⁺的强结合亲和力的结果。

Baowei Zhang, Luca Goldoni, Juliette Zito, Zhiya Dang, Guilherme Almeida, Francesco Zaccaria, Jur de Wit, Ivan Infante, Luca De Trizio, Liberato Manna. Alkyl Phosphonic Acids Deliver CsPbBr₃ Nanocrystals with High Photoluminescence Quantum Yield and Truncated Octahedron Shape. Chem. Mater., 2019.

DOI：10.1021/acs.chemmater.9b03529

https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.9b03529

7. AEM：抑制界面偶极子以减少量子点光伏中的开路电压损失

量子点（QD）光伏（PV）有望作为新一代的能量转换设备。然而，它们的开路电压（Voc）损耗过大。先前的工作已经确定了Voc的损耗与QD有源层是相关的，包括带隙陷阱状态和QD薄膜中的多分散性。近日，蔚山科学技术院Jin Young Kim团队研究并揭示了Voc损耗的关键来源，即QD/空穴传输层（HTL）界面的电子泄漏。

尽管HTL中带隙较大的有机材料可能使泄漏电流最小化，但在有机/金属界面形成的偶极子会阻碍对能带对准的控制。为了克服这一挑战，引入了一种双层HTL构型，该构型由半导体α-噻吩基（α-6T）和PEDOT:PSS组成。在α-6T和Au电极之间引入PEDOT:PSS层可抑制不良界面偶极子的形成和空穴的肖特基势垒，而双层HTL可提供1.35 eV的高电子势垒。使用双层HTL将Voc提高了74mV，而不会损害Jsc。与传统的MoO₃控制设备相比，可实现9.2％的最佳功率转换效率（提高了40％以上）。

Hunhee Lim, Donghun Kim, Min‐Jae Choi, Edward H. Sargent, Yeon Sik Jung, Jin Young Kim. Suppressing Interfacial Dipoles to Minimize Open‐Circuit Voltage Loss in Quantum Dot Photovoltaics. Adv. Energy Mater., 2019.

DOI：10.1002/aenm.201901938

https://doi.org/10.1002/aenm.201901938

8. Adv. Sci.：高效稳定的白光钙钛矿光致发光LED

由于钙钛矿量子点具有出色的光致发光，窄发射，高量子产率和颜色可调性，因此已然成为下一代显示技术的竞争者。然而，由于差的热阻和在高能量辐射下的不稳定性，大多数基于钙钛矿量子点的白光LED的发光效率仅为50 lm/W左右，且寿命小于100小时。

近日，台湾交通大学Hao‐Chung Kuo团队通过掺入纤维素纳米晶体，制造了一种新型的量子点膜：CH₃NH₃PbBr₃量子点膜具有91％的光吸收率，明亮的绿光发射（518 nm）和出色的稳定性，这归因于纳米纤维素与钙钛矿量子点之间的络合结果。作者使用钙钛矿量子点与红色的K₂SiF₆:Mn⁴⁺荧光粉和蓝色的GaN LED芯片相结合，制造出高性能的白光LED，展现了超高的发光效率（124 lm/W），宽色域（123％ NTSC）和长寿命（240小时），这为下一代先进的照明技术铺平了道路。

Chieh‐Yu Kang, Chun‐Ho Lin, Chih‐Hao Lin, Ting‐You Li, Sung‐Wen Huang Chen, Chun‐Lin Tsai, Chin‐Wei Sher, Ting‐Zhu Wu, Po‐Tsung Lee, Xuezhu Xu, Maolin Zhang, Chih‐Hsiang Ho, Jr‐Hau He, Hao‐Chung Kuo. Highly Efficient and Stable White Light‐Emitting Diodes Using Perovskite Quantum Dot Paper. Adv. Sci., 2019.

DOI：10.1002/advs.201902230

https://doi.org/10.1002/advs.201902230

9. AOM：超高效超稳定绿光QLED！

量子点发光二极管（QLED）被认为是在新型显示中应用潜力最大的候选者。亮度，外部量子效率（EQE）甚至QLED的使用寿命等方面的最新进展都已经满足了对低亮度显示器的要求。然而，在高亮度下的短使用寿命会限制QLED在户外显示器和照明设备中的应用。近日，河南大学申怀斌课题组展示了一种高效稳定的绿色QLED，在1000 cd/m²、外量子效率23.9％及电流效率为100.5 cd/A的情况下，T95工作寿命高达2500 h。

无论外量子效率还是寿命均优于迄今报道的所有溶液处理的绿色QLED。这些重大进展在质量上归因于使用壳策略来合成具有高光致发光量子产率的量子点，并抑制了非辐射Förster共振能量转移和俄歇复合。此外，所制备量子点具有的成分渐变CdZnSe/ZnSe/ZnSeS/ZnS有利于增强空穴注入，改善器件载流子注入平衡。

Xinyu Li, Qingli Lin, Jiaojiao Song, Huaibin Shen, Huimin Zhang, Lin Song Li, Xiaoguang Li, Zuliang Du. Quantum‐Dot Light‐Emitting Diodes for Outdoor Displays with High Stability at High Brightness. Adv. Opt. Mater., 2019.

DOI：10.1002/adom.201901145

https://doi.org/10.1002/adom.201901145