1.【導讀】
高光致發(fā)光量子產率（PLQY）的鈣鈦礦藍光和綠光發(fā)光器是目前固態(tài)照明和彩色顯示領域的研究前沿。雖然共價半導體（如Si、開年Zn共摻雜的料牛GaN）的PLQY值可以達到90%，但共價半導體需要高純度，鈣鈦礦并依賴接近1000℃溫度下的開年高溫固態(tài)合成。作為替代品，料牛離子鹵化物鈣鈦礦因其高光吸收系數、鈣鈦礦可調帶隙、開年高缺陷容限以及高效光致和電致發(fā)光而受到廣泛關注。料牛最近研究表明，鈣鈦礦鹵化物鈣鈦礦的開年光電特性源于晶體結構中的[MX6]n?基元（其中M是金屬陽離子，X 是料牛鹵化物陰離子），并且可以被用于發(fā)光探索。鈣鈦礦其中，開年具有Hf4+或Zr4+中心的料牛八面體，特別是[HfBr6]2-和[ZrBr6]2-八面體很少被研究。一方面，Hf4+和Zr4+金屬中心在A2MX6相中具有極大的空氣和濕度敏感性，需要高溫條件下的嚴苛合成條件；另一方面，制備的樣品極易含有雜質。
2.【成果掠影】
基于以上研究背景，美國加州大學洛杉磯分校楊培東教授（通訊作者）等人通過鉿（Hf）和鋯（Zr）鹵化物八面體團簇的超分子組裝，展示了近乎統(tǒng)一PLQY的藍色和綠色發(fā)射。高發(fā)光的鹵化物鈣鈦礦粉末可以在低溫有機溶液中進行合成，并且具有優(yōu)異的溶液加工性，可以用于薄膜顯示器和自發(fā)光3D打印。相關研究成果以“Supramolecular assembly of blue and green halideperovskites with near-unity photoluminescence”為題發(fā)表在2024年第一期Science期刊上。
3.【核心創(chuàng)新點】
- 通過超分子自組裝策略，實現了鹵化物鈣鈦礦近乎統(tǒng)一PLQY的藍光和綠光發(fā)射。
- 高發(fā)光的鈣鈦礦粉末可以低溫溶液合成，并具有優(yōu)異的溶液加工性。
4.【數據概覽】
圖1.[HfBr6]2-離子八面體結構。? 2024 AAAS
圖2. 藍光(18C6@K)2HfBr6粉末PLQY 為96.2%，綠光(18C6@K)2ZrCl4Br2粉末PLQY為82.7%。? 2024 AAAS
圖3. (18C6@K)2HfBr6和(18C6@K)2ZrCl4Br2的光物理分析。? 2024 AAAS
圖4.高發(fā)射藍色和綠色半導體油墨的溶液可加工性和顯示應用。? 2024 AAAS
圖5.藍綠雙色3D打印。? 2024 AAAS
5.【成果啟示】
綜上，本工作中作者提出了一種鹵化物鈣鈦礦（鹵化鉿和鹵化鋯）八面體團簇的超分子組裝策略，高純的鈣鈦礦粉末可以通過低溫溶液合成得到，打破了以往高溫固態(tài)合成和含有較多雜質的限制。得到的鹵化物鈣鈦礦具有近乎統(tǒng)一的PLQY高光發(fā)射，藍光發(fā)射PLQY可達到96.2%，綠光發(fā)射PLQY為82.7%。并且，這些高發(fā)光的鈣鈦礦粉末可以在環(huán)境條件下進行溶液加工，在制備的薄膜顯示器和3D打印自發(fā)光器件中仍能保持高的PLQY。本研究為鹵化物鈣鈦礦高發(fā)光材料的制備研究提供了重要借鑒，有力推動了相關材料在固態(tài)照明和彩色顯示領域的實際應用。
原文詳情：Zhu, et al. Supramolecular assembly of blue and green halide perovskites with near-unity photoluminescence, Science (2024). https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi4196。
