杜亚平团队《JACS Au》：Eu2+掺杂使钙钛矿纳米晶颜色可调、稳定性增强！

杜亚平团队《JACS Au》：Eu2+掺杂使钙钛矿纳米晶颜色可调、稳定性增强！
--- 材料科学与工程学院-中文 ---

来源：材料科学与工程

卤化铯铅（CsPbX₃，X=Br，Cl，I）钙钛矿纳米晶体（NCs）在整个可见光谱范围内具有可调谐的带隙，并有望用于各种光电子器件应用。然而，在不利条件下的较差性能限制了它们在实际光电中的进一步发展。

来自南开大学等单位的研究人员通过将Eu²⁺掺杂到CsPbBr₃的B位，以可忽略的晶格畸变，开发了高度稳定的钙钛矿NCs。Eu²⁺掺杂的CsPbBr₃ NCs表现出可调的绿色到青色发射，高光致发光量子产率，以及良好的抗恶劣条件，包括紫外线照射、湿气侵蚀和极性溶剂分子腐蚀。特别是，在空气中连续加热下，Eu²⁺掺杂后CsPbBr₃ NCs的热稳定性大大增强，同时表现出Eu²⁺的发射。此外，制备了掺杂Eu²⁺的CsPbBr₃-NC基青色发光二极管，该二极管在不同电流密度下表现出窄的激子发射。这项工作将为开发合理的镧系元素离子掺杂策略开辟道路，以进一步推进钙钛矿纳米材料的实际应用。相关论文以题目为“Strain-Negligible Eu²⁺ Doping Enabled Color-Tunable Harsh Condition-Resistant Perovskite Nanocrystals for Superior Light-Emitting Diodes”发表在JACS Au期刊上。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.2c00593

自2015年第一份报告以来，卤化铯铅（CsPbX₃，X=Br，Cl，I）纳米晶体（NCs）表现出优异的光物理性质，包括低成本、强激子吸收、高光致发光量子产率（PLQY）、窄激子发射光谱和通过改变卤素组成实现的可调发光。因此，近年来，CsPbX₃钙钛矿已广泛应用于发光二极管（LED）、太阳能电池、激光器、闪烁器、和光电子器件。作为典型的全有机卤化物钙钛矿，CsPbBr₃可通过多种方法合成，表现出高效的亮单色绿色窄发射，在许多领域受到广泛关注。然而，CsPbBr₃ NCs还存在两个关键问题，即铅（Pb）毒性和耐湿/耐热性差。为了解决这些挑战，迄今为止，用镧系元素（Ln）离子或过渡金属离子掺杂B位已被认为是一种有希望的解决方案，可以调节卤化物钙钛矿NCs的电子结构和光学性质，同时降低铅的毒性。（文：爱新觉罗星）

图1。（a−f）Eu²⁺掺杂CsPbBr3 NCs的TEM图像，Eu²⁺掺杂率为x=0%，x=1.3%，x=2.5%，x=3.6%，x=6.1%，x=7.9%。（i）所有Eu²⁺掺杂的CsPbBr3 NCs的XRD图谱。（j）Eu²⁺掺杂CsPbBr3（x=7.9%）NC中Cs、Pb、Eu和Br元素的STEM图像和元素映射。（k）显示Eu²⁺取代Pb²⁺的示意图。

图2。（a）未掺杂和掺杂Eu²⁺的CsPbBr₃（x=7.9%）NCs在不同温度下连续加热的激子发射强度（未掺杂：黄色虚线，掺杂Eu²⁺：蓝色虚线）和Eu²⁺发射强度（紫色虚线图）：50、60、70、75、80、90、100°C，随着加热时间的增加。（b）未掺杂CsPbBr₃ NCs的归一化PL光谱随着加热时间的增加（365 nm激发）在75°C下连续加热。（c）Eu²⁺掺杂CsPbBr₃（x=7.9%）NCs的归一化PL光谱在75°C下连续加热，加热时间增加（365 nm激发）。（d）室温紫外激发下Eu²⁺掺杂CsPbBr3 NC基薄膜的照片。（e）室温下Eu²⁺掺杂CsPbBr3-NCs基薄膜的热成像。（f）在UV激发下，在75°C下连续加热48小时后，Eu²⁺掺杂CsPbBr3 NC基薄膜的照片。（g）在75°C下连续加热48小时后，Eu²⁺掺杂CsPbBr3 NC基薄膜的热图像。

图3。（a）Eu²⁺掺杂的CsPbBr₃ NC基LED的发光光谱和在499 nm下发出青色光的工作LED的插图照片。（b）对应于LED器件的CIE坐标（红色十字）。（c）LED器件在不同驱动电流下的发射光谱。