Advanced Functional Materials:钙钛矿阴离子交换模型与精确调控策略

无机钙钛矿量子点由于其高色纯度和可见光谱范围内的良好可调性,在发光二极管(LEDs)领域具有天然优势。然而,作为面向显示应用的重要发光材料,对发光波长的精确调控一直是领域内的重大难题。而对于混合阴离子钙钛矿材料来说,产生这一问题的主要原因是由于缺乏对钙钛矿材料阴离子交换微观过程的深入探索,导致材料的发光波长总是随着其成分而产生较大范围的变化,这显然无法满足标准显示色光的要求。因此,如何精确控制阴离子交换反应后钙钛矿的成分与发光波长已成为了向产业化进军的重要研究问题。

南京理工大学的曾海波教授课题组提出了钙钛矿阴离子交换过程的微观模型和一种全新的调控策略,成功解决了发光波长难以精确调控这一产业难题。

作者们首先提出了控制阴离子交换结果的关键因素阴离子表面结合能的影响,并设想通过极性溶剂对阴离子的吸附作用来降低表面较高的结合能,促进阴离子交换反应的发生。随后作者们通过结合模拟计算与实验的综合结果证明这一策略的可行性,并提出了相应的精确调控策略,实现了对混合阴离子钙钛矿发光波长的精确调控。为了展示调控后的材料拥有综合性能,作者们制备了不同发光波长的红光钙钛矿量子点发光二极管,展示了所制备钙钛矿材料的优秀载流子结合能力和所提出策略的良好可调节能力。

南京理工大学曾海波教授课题组致力于光电材料的研究,在热点材料钙钛矿领域中发表了多篇代表作,其中有是国际上最早开展“钙钛矿量子点发光显示”研究的团队之一,率先发展了钙钛矿量子点三基色的高效室温合成领域(Adv. Mater. 2015, 27, 7162;Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 2435),以及单层相变白光LED器件(Nature Photonics 2021, 15, 238),同时也提出了钙钛矿配体“三元协同”等重要的配体钝化概念(ACS Energy Lett. 2018, 3, 2030;Adv. Mater. 2019, 31, 1900767;Nature Comm. 2020, 11, 3395;Adv. Mater. 2017, 29, 1603885;Adv. Mater. 2018, 30, 1805409;Adv. Mater. 2018, 30, 1800764;Nature Comm. 2020, 11, 3902),除此之外,课题组还致力于对钙钛矿材料稳定性的的提升,提出了热交联等新颖的解决办法(Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2011003;Science Bulletin, 2021, 66, 2189-2198)。

论文信息:

Perovskite Anion Exchange: A Microdynamics Model and a Polar Adsorption Strategy for Precise Control of Luminescence Color

Yihui Zhou, Tao Fang, Gaoyu Liu, Hengyang Xiang*, Linxiang Yang, Yan Li, Run Wang, Danni Yan, Yuhui Dong, Bo Cai*, Haibo Zeng*

Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.202106871

原文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202106871