基于有机发光材料的高性能PeLEDs的研究进展(特邀)EI北大核心CSCD

近年来,金属卤化物钙钛矿发光材料由于具有优异的光电性能,被广泛地应用于金属卤化物钙钛矿发光二极管(Perovskite light-emitting diodes,PeLEDs),被视作下一代显示和照明领域的发光光源。激子利用率是影响PeLEDs效率的关键因素之一,研究者采用各种各样的方法将激子限制在钙钛矿发光层中,对激子能量回收利用以提高激子的利用率。文中将概述通过添加剂辅助法、器件界面工程和结构优化法,将传统荧光材料、磷光材料、热激活延迟荧光材料引入器件,改善绿光和蓝光PeLEDs的光电性能方面所做的尝试。并简要地介绍激子限制作用的原理,以及不同类型的发光材料引入PeLEDs中激子的能量转移机理和器件光电性能提升的物理机理。     

喷墨打印钙钛矿光电器件的研究进展

喷墨打印作为一种非接触式、无需掩膜的数字印刷技术,被广泛应用于印刷电路板、光伏组件和显示器件等领域.近年来,金属卤化物钙钛矿作为一种新型的直接带隙离子型半导体材料,受到科研工作者们的广泛关注与研究.利用喷墨打印技术可以对钙钛矿墨滴的分配和沉积过程进行精确调控,为钙钛矿光电器件迈向产业化提供了一种可行的工艺路线.本文从喷...     

蓝光钙钛矿材料及其电致发光器件

金属卤化物钙钛矿材料具有带隙可调、半峰宽窄、载流子迁移率高和荧光量子效率高等特点,在照明和显示领域显示出良好的应用潜力.通过对钙钛矿薄膜组分和器件结构的优化,红光和绿光钙钛矿发光二极管(PeLEDs)的外量子效率均已超过了20％,蓝光钙钛矿材料存在稳定性差、深能级陷阱多和电荷注入困难等问题,限制了蓝光PeLEDs的发展...     

稀土Er3+离子掺杂的全无机CsPbCl3钙钛矿纳米晶的合成及发光性能

CsPbCl₃全无机钙钛矿纳米晶(PNC)的应用受到其弱发光、极低的光致发光量子产率(PLQY)以及长期暴露于氧气和湿气环境中稳定性差等的限制。为了解决这一问题,使用稀土金属元素铒的三价阳离子(Er³⁺)作为B位掺杂元素,制备出了明亮蓝紫光发射的Er³⁺∶CsPbCl₃钙钛矿纳米晶发光材料。掺杂后的纳米晶具有最佳的形貌和发光性能:PLQY为16.7%、平均粒径约为7.98nm、荧光发射峰蓝移至400nm、半峰全宽仅为10.0nm。同时该纳米晶的环境稳定性也显著提升,在测试环境(温度60℃、湿度60%RH)下存放10天后,其发光强度仍能保持初始荧光发射强度的60%以上。此工作较大程度上改善了CsPbCl₃钙钛矿纳米晶存在的问题,对于其实际应用存在重大意义。     

三氟乙酸盐诱导的光谱稳定的蓝光钙钛矿发光二极管

近年来,金属卤化物蓝光钙钛矿发光二极管(Perovskite light-emitting diodes,PeLEDs)的发展十分迅速.然而,氯/溴混合的蓝光钙钛矿在电场作用下容易发生卤素离子迁移,致使发光光谱发生红移.光谱的不稳定性已严重地阻碍了蓝光PeLEDs的商业应用.本文通过在钙钛矿前驱体中引入三氟乙酸铯(Cs...     

全无机铯铅卤化物钙钛矿基光催化剂性能研究进展北大核心CSCD

全无机铯铅卤化物钙钛矿凭借带隙窄、量子效率高等诸多优点逐渐被用于光催化领域,但在光催化实际反应中依旧面临着稳定性不高、电子-空穴对分离速率低等问题,因此科研人员通过改性对钙钛矿进行性能优化。本文简述了通过离子掺杂、表面处理等手段调控钙钛矿的能带结构,通过离子掺杂、表面处理以及材料复合等手段提高钙钛矿稳定性,以及通过不同类型异质结的构筑促进钙钛矿材料电子-空穴对分离的相关研究进展,并对未来的研究方向进行了展望。     

低维金属卤化物钙钛矿:一种微腔激光材料

金属卤化物钙钛矿具有优异的光电性能,在太阳能电池、光电探测等领域有着广泛的应用。该材料还具有优越的发光性能,通过调节卤素原子的种类与比例,可以实现可见光范围内的全波段发光;此外,其半峰全宽很窄,故在显示等领域也具有广阔的应用前景。这些特点使金属卤化物钙钛矿非常适于作激光增益介质,加上其低维材料本身就可以作为光学谐振腔,因此低维金属卤化物钙钛矿实现激光输出成为可能。相关的研究已经取得了重要的进展。     

有机-金属钙钛矿太阳能电池微结构及载流子传输机制

采用有机-金属卤化物钙钛矿作为光吸收材料的固态太阳能电池取得了巨大的突破与快速的发展,电池效率已超过20%。对固态钙钛矿太阳能电池的微结构和激发载流子在电池内的产生与传输机制做了详细的综述与分析,指出了电池结构从介孔"敏化"结构开始,经历介观-超结构、平面异质结结构、无空穴传输层结构及无电子传输层结构的发展阶段。分析表明电池结构的发展主要取决于对有机-金属卤化物钙钛矿材料中激发载流子分离与传输机制的深入认识,利用既可传输电子又可传输空穴的有机-金属卤化物钙钛矿材料制备的介孔结构和异质结结构的电池都可实现高效率转化。     

基于卤化物钙钛矿的法布里-珀罗微腔中激子极化激元（特邀）

当激子与腔光子间的相互作用强于激子和腔光子的衰减时,激子能级与腔模之间产生强耦合,形成的准粒子被称为激子极化激元。激子极化激元有效质量小,同时具有较强的非线性,在慢光和低功耗发光器件等方面具有巨大的应用前景。传统Ⅲ-Ⅴ族无机半导体材料激子束缚能较弱,而有机半导体材料非线性系数较小等问题限制着室温条件下激子极化激元的应用。卤化物钙钛矿材料具有高吸收系数、长扩散长度、高缺陷容忍度以及低非辐射复合率等一系列优异的光电性质,并且具有高的激子束缚能和振子强度,成为研究光与物质强相互作用的理想材料。文中从卤化物钙钛矿结构和法布里-珀罗（Fabry-Pérot, F-P）微腔类型两方面介绍了近年来卤化物钙钛矿与F-P微腔强耦合在激子极化激元方面的研究进展。首先回顾了极化激元的研究背景和卤化物钙钛矿的基本光电特性,其次介绍了三维钙钛矿和二维层状钙钛矿各自的特点以及与F-P微腔强耦合的相关研究,随后对钙钛矿的自构型和非自构型F-P微腔激子极化激元的调控与相关应用进行了讨论,最后总结和展望了卤化物钙钛矿激子极化激元面临的挑战以及未来研究方向。     

无机钙钛矿白光LED及可见光通信研究进展（特邀）

在现代社会中,白光发光二极管（LED）在照明和显示背板等诸多领域都有着重要的基础性作用。为了获得具有优异性能的白光LED,首先需要获得满足白光LED发光需要的高性能的发光材料。而作为一类新兴的半导体材料,无机钙钛矿（CsPbX₃, X = Cl, Br, I）由于其具有的高发光量子产率、发光波长可调、色纯度高和稳定性好等优点,在发光应用特别是白光LED领域展现出了巨大的潜力。文中将首先分别从光致白光LED和电致白光LED两个方面出发,综述近期在基于无机钙钛矿的白光LED方面所取得的研究进展,随后分别介绍以上两个体系中改性后的无机钙钛矿发光材料与其他发光材料复合形成白光以及无机钙钛矿单组分白光的代表性成果。最后,对钙钛矿白光LED在可见光通信方面所取得的最新进展进行介绍,并且对白光LED以及可见光通信的研究发展趋势与挑战进行了总结和展望。     

CdCl2后处理的Mn掺杂钙钛矿纳米晶光学性能及其白光LED

Mn²⁺离子掺杂全无机钙钛矿(Mn²⁺∶CsPbX₃,X=Cl, Br)纳米晶(NCs)具有宽发射带、长斯托克斯位移和高量子产率等优势,在固态照明、光电探测和成像等领域有广阔应用前景。然而,目前Mn²⁺掺杂的钙钛矿晶体量子产率很难超过70%,如何改善发光效率,同时调控Mn离子发射中心成为构建高质量白光LED的关键。文章通过CdCl₂后处理技术,进行室温下阳离子交换,获得了高效发光的Cd²⁺和Mn²⁺共掺杂的CsPbCl₃纳米晶。Mn的发射波长可以从604 nm连续调控到624 nm,实现稳定的红光发射。Cd离子掺杂改善了Mn-Cl八面体的晶体场环境,使Mn衰减寿命提高到1.32 ms。此外,通过绿色CsPbBr₃纳米晶和蓝-橙双色Mn∶CsPb(ClBr)₃纳米晶构建了高显色指数的暖白光发光二极管(WLED),其流明效率达60 lm/W,显色指数超过85。     

类钙钛矿化合物中SFN系列的结构及常温电导

介绍用Fe,Nb对SrTiO3中八面体B晶位上的Ti离子进行百分之百的取代，调节Fe,Nb的摩尔百分比，使其符合类钙钛矿的AnBnO3n-1及AmBmO3m 2系列n,m取整数的组分，从制得9种组分的试样X衍射分析看到常温下，仍保持钙钛矿的基本结构，受主一边由蝎针结构向钙钛矿结构过渡中，在－50℃-200-，呈现6个数量级的PTCR区段，在施主一边，20℃－200℃范围出现中，高阻PTCR区段，20摄氏度，以下呈现良好介电特性，在14－140℃，电阻率随电压变化不大。     

无机钙钛矿CsPbX3量子点发光材料及器件的研制

全无机钙钛矿量子点是非常具有发展潜力的发光材料,其中CsPbX3(X为C1、Br和I)因其具有非常窄的发光峰、较好的稳定性以及可以在溶液中制备等优点,受到了研究人员的重点关注.文章在室温下根据过饱和析出原理制备了不同卤族元素配比的全无机钙钛矿量子点,该制备方法不需要惰性气氛保护和热注入,量子点的合成可以在几秒内完成.通过光致发光光谱、吸收光谱、X射线衍射等分析方法研究了不同配比CsPbX3量子点的结构特征和光致发光特性.将CsPbX3量子点涂覆在蓝光发光二极管芯片表面实现了器件的白光发射,并分析了其光谱特征.     

氧压与ZnO薄膜发光特性的关系研究

在不同的环境氧压下用脉冲激光沉积方法在Si(111)衬底上生长了ZnO薄膜,以325 nm He-Cd激光器为激发源获得了薄膜的荧光光谱以研究其发光特性,用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究了薄膜的晶体结构和表面形貌,结果表明氧压在20 Pa和50Pa之间制备的ZnO薄膜具有良好的紫外发光特性和较好的晶体质量.分析了ZnO薄膜的发光机理,认为薄膜紫外峰源自自由激子复合发光,绿光峰的发光机制与锌位氧OZn关系密切,氧空位是蓝光发射的重要原因.     

复合钙钛矿型介质陶瓷材料的研究进展

将复合钙钛矿型介质陶瓷材料分成铅系和无铅系两大类,分别讨论了它们的研究进展,结果表明:采用高活性原料及两步固相合成法、湿化学等方法制备铅系复合钙钛矿材料,可以有效抑制铅挥发及杂相的出现,得到单相钙钛矿相;无铅型复合钙钛矿材料性能主要由不同的A或B位离子复合决定,并通过采用湿化学方法得到改善。目前,纳米级钙钛矿陶瓷材料的制备和研究正引起越来越多人的兴趣。     

Eu3+掺杂钙钛矿结构的MSnO3(M＝Ca,Sr,Ba)发光粉的发光特性研究

利用高温固相反应法合成了MSnO3:Eu3+ (M=Ca,Sr,Ba)发光粉末样品,采用X射线衍射技术和荧光光谱等测试手段对样品的结构、固相反应机理及发光特性进行了研究.结果表明:Eu3+离子的掺杂未明显改变MSnO3 (M＝Ca,Sr,Ba)的晶体结构.荧光光谱测试显示Ca0.98Eu0.02SnO3样品的发射以电偶...     

Eu~(3+),Tb~(3+)共掺杂NaY(MoO_4)_2材料的制备及发光性能研究

采用水热法制备出NaY(MoO4)2:Eu3+,Tb3+下转换发光材料。通过X射线粉末衍射、红外光谱、荧光激发和发射光谱对其进行表征。讨论了不同反应温度及Eu3+掺杂浓度对NaY(MoO4)2:Eu3+,Tb3+的晶体结构和发光性能的影响,得到水热温度为180℃及Eu3+浓度为摩尔分数0.7%时,样品具有最佳的发光效果。在395nm光激发下,观察到了591nm处橙光发射峰以及616nm处强红光发射峰,分别对应于Eu3+的5D0→7F1和5D0→7F2跃迁。并研究了NaY(MoO4)2:Eu3+,Tb3+材料中Tb3+对Eu3+的敏化作用及能量传递过程。     

三元混合阳离子钙钛矿薄膜光学性质的椭偏研究

近年来,有机-无机杂化钙钛矿在太阳能电池、发光二极管、激光器、自旋电子器件、光电探测器等领域得到了广泛应用,而三元混合阳离子钙钛矿薄膜相较于二元混合阳离子钙钛矿薄膜在太阳能电池中的转换效率更高。首先,用一步旋涂法在Si基底上制备了高质量的FA_0.79MA_0.16Cs_0.05Pb I_2.52Br_0.48(FAMACs Pb I_2.52Br_0.48)薄膜,分别用X射线衍射、扫描电子显微镜以及椭圆偏振光谱仪对样品的晶格结构、表面形貌和光学性质进行了表征。然后,用Tauc-Lorentz模型给出了薄膜的光学常数,并计算了其介电函数的二阶导谱,光电跃迁分别位于1.66,2.21,3.36 e V处。结果表明,光电跃迁的峰位主要由X位掺杂决定,而A位掺杂对光学跃迁的贡献几乎可以忽略。最后,用时域有限差分方法模拟了基于FAMACs Pb I_2.52Br_0.48材料的典型钙钛矿太阳能电池的光学特性,结果表明...     

仿真研究下一代钙钛矿基辐照探测器

近年来,金属卤化物钙钛矿材料因其强大的X射线吸收能力、高灵敏度和低制备成本而受到广泛关注^[1]。本文基于二维漂移-扩散方程,模拟了铯银铋溴(Cs₂AgBiBr₆)钙钛矿基探测器的辐照响应特性。根据仿真结果显示,钙钛矿(Cs₂AgBiBr₆)基、硅(Si)基和非晶硒(α-Se)基的探测器之光电流依次可达8.1×10^-3、1.1×10^-3和5.7×10^-5A。此外,钙钛矿基和非晶硒基探测器的光暗电流比(PDR)分别为9759和140000,远高于硅器件的水平。综合考虑成本及器件性能,Cs₂AgBiBr₆钙钛矿是有竞争力的新型辐照探测器有源层材料。     

掺Pr3+碲酸盐玻璃的红外及上转换发光

根据掺Pr^3 碲酸盐玻璃在980nm附近的吸收谱及1．31μm和可见光区间内的荧光发射谱，研究了玻璃样品光谱特性随稀土离子浓度变化的规律及其上转换发光．结果表明：在Yb^3 离子浓度不变的情况下，1．31μm处的发光随着Pr^3 离子浓度的增加，其强度先增加而后减小，并在浓度为0．15mol％时达到最大值，同时根据Judd-Ofelt理论计算了稀土离子的光辐射特性．