Small:钙钛矿 ——新型高效色转换材料

随着人们对高品质显示的需求,主动发光显示器成为了当前显示领域尤其是手机面板的主流。当下量产的主动发光显示器主要是有机电致发光显示器,该类显示器的全彩化是基于红、绿和蓝光三种独立发光器件来实现的,而三种材料的发光寿命并不一致,这样导致面板在长期使用后出现色偏的现象。微型无机发光二极管显示器,由于其相对更加稳定的性能,成为当前显示研究的热点,但是红、绿和蓝光二极管器件之间的效率差别较大,对于阵列基板的设计是个挑战。因此,开发一种新的主动显示全彩化方案是极为必要的。

以蓝光作为激发源,再结合色转换材料,来获得绿色和红色显示,可以较好的解决上述两个问题。当前主要的色转换材料以量子点和荧光粉为主,两者都处于初期研究阶段。除此之外,钙钛矿发光材料,由于其优越的光电特性以及简便的制备过程,近年来获得了研究人员的广泛关注,在电池、发光二极管、探测器等多个领域都取得不错的进展。但是钙钛矿材料作为色转换层应用,目前仍鲜有人研究,该项应用的挑战主要在于微米级别薄膜的制备。

北京大学深圳研究生院的孟鸿教授课题组利用真空干燥技术制备了微米级别CsPbBr3厚膜,厚度在1-14.8um之间可调,该薄膜具有较好的色转换效果,在钙钛矿薄膜厚度3微米左右即可实现完全的蓝光到绿光的转换。该论文第一作者尹勇明博士研究生借助自组装特殊真空成膜设备,从CsPbBr3前驱体溶液出发,采用直接抽真空的方式,初步获得了微米级别的离散型CsPbBr3薄膜,但是膜质特性欠佳。通过不断改进工艺方法,引入了反溶剂工艺流程,成功的获得了连续的微米级别钙钛矿薄膜。之后通过调节前驱体溶液的浓度,实现了薄膜厚度的可控制备。进一步基于制得的CsPbBr3薄膜,对其色转换效果进行了测试,令人兴奋的是在3微米厚度左右钙钛矿薄膜实现了完全的蓝色到绿色光转换,这对于量子点和荧光粉而言,都是难以实现的。此外,该薄膜在空气中也表现出较好的稳定性,在经过几周的放置后色转换效率仅仅下降约2%。

此项研究为后续钙钛矿其他应用的厚膜制备提供了一个有效方法,也将拓宽钙钛矿材料在光电领域的应用。相关论文以《Vacuum-drying processed micrometer-thick stable CsPbBr3 perovskite films with efficient blue-to-green photoconversion》为题在线发表在Small (DOI: 10.1002/smll.201901954)。