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内容

Nanomaterials 明志科技大學曾宗亮團隊简易制备蓝光钙钛矿量子点,点亮高效发光器件

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摘要

近年来,蓝光 LED 凭借其在农业、医疗美容等领域的广泛应用,展现出巨大的发展潜力。而钙钛矿量子点 (PQDs) 因其色纯度高、光谱可调、制备成本低等优势,在发光二极管 (LED) 领域备受关注。然而,蓝光 PQLED 的发展相对缓慢,其关键在于如何制备出高质量、高稳定性的蓝光发射 PQDs 

本研究采用了一种简易的表面配体交换方法,通过使用二十二烷基二甲基溴化铵 (DDAB) 对蓝光 CsPbClxBr3-x PQDs 进行表面钝化,有效改善了 PQDs 的光致发光量子产率 (PLQY)、结晶度和发射光谱,并最终制备出了高性能的蓝光 PQLED 

研究背景

蓝光 LED 在各种应用中发挥着至关重要的作用,例如: 

农业: 蓝光 LED 可以促进植物生长,提高农作物产量。 

医疗美容: 蓝光 LED 可用于牙齒美白和光动力疗法,抑制牙菌斑和细菌的生长。 

医疗研究: 蓝光 LED 可用于生物医学研究,例如荧光显微镜、光动力疗法和生物传感器等。 

2014 年,研究人员首次使用钙钛矿量子点作为发光层,制备出了高性能的钙钛矿量子点发光二极管 (PQLEDs)PQDs 具有以下优点: 

窄半高宽 (FWHM): PQDs 具有非常窄的 FWHM,这使其具有极高的色纯度。 

可调谐波长: PQDs 的发射波长可以通过改变其尺寸和组成进行调整,使其适用于各种应用。 

低成本: PQDs 的制备成本相对较低,使其具有经济优势。 

高量子产率 (PLQYs): PQDs PLQY 很高,这使得其能够高效地将能量转化为光。 

然而,蓝光 PQLED 的发展相对缓慢,其关键在于如何制备出高质量、高稳定性的蓝光发射 PQDs 

研究方法

该研究采用了一种简易的表面配体交换方法,通过使用二十二烷基二甲基溴化铵 (DDAB) 对蓝光 CsPbClxBr3-x PQDs 进行表面钝化。DDAB 可以钝化由于表面配体损失造成的表面缺陷,并降低粒径分布,从而提高 PQDs 的质量。 

研究人员通过改变 DDAB 的浓度,优化了 DDAB CsPbClxBr3-x PQDs 的表面钝化过程,并最终制备了具有优异性能的蓝光 PQLED 
藍光 PQLED 测量参数及设备 

为了评估蓝光 PQLED 的性能,通常需要测量以下参数: 

  • 电流-电压 (I-V) 特性: 测量器件在不同电压下的电流,以了解器件的导电性。 
  • 亮度-电压 (L-V) 特性: 测量器件在不同电压下的亮度,以了解器件的发光效率。 
  • 电致发光光谱 (EL): 测量器件发出的光的波长分布,以评估器件的发光颜色和光谱宽度。 
  • 外部量子效率 (EQE): 测量器件的电光转换效率,即输入电流转换为光输出的效率。 
  • 时间解析萤光光谱(TRPL):测量发光衰减曲线,分析材料内部的激子寿命和能量转移过程。


常见的测量设备包括:
 

  • 光谱仪:用于测量发光光谱和色温。
  • 光功率计:测量发光强度和光功率。
  • IV测试系统:测量电流-电压特性,通常包括源表和测试仪器。
  • 量子效率测试仪:测量外部量子效率。
  • 时间解析萤光光谱仪(TRPL):用于时间解析萤光测量,分析发光强度随时间的变化[2].
  • 色度计:测量色温和颜色坐标。
  • 积分球: 用于收集器件发出的所有方向的光,以便进行准确的 EQE 测量。 

结论与展望

本研究提供了一种简易的方法,通过使用 DDAB 对蓝光 CsPbClxBr3-x PQDs 进行表面钝化,改善了 PQDs 的性能,并最终制备了高性能的蓝光 PQLED 器件。该研究为蓝光 PQLED 的进一步开发提供了新的方向。 

未来,可以通过进一步优化 PQDs 的合成和钝化工艺,以及开发新型的电子和空穴传输层材料,以提高蓝光 PQLED 的效率和稳定性,使其在各种应用中发挥更大的作用。

本文参数图

Fig1

Fig. 1_ 不同 DDAB 浓度的 CsPbClxBr3-x PQDs (a) 环境光和 (b) 365 纳米紫外光下的照片图像;(c) PL 光谱、(d) 吸收光谱和 (e) TRPL 光谱。

Fig3

Fig 3.

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原文出处

ADVANCED ENERGY MATERIALS _ https://doi.org/10.1002/aenm.202400346

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