用户速递 | 叶志镇院士与何海平教授:钙钛矿材料在液晶显示与X射线成像中的应用研究
近日,浙江大学材料学院叶志镇院士团队在高光效、高稳定钙钛矿复合结构方面取得重要进展,研究成果以“Highly efficient and ultra-stable CsPbBr3 composites for LCD devices and X-ray imaging”为题发表在国际知*学术期刊Journal of Materials Chemistry C (doi:10.1039/d3tc04701f)上。浙江大学为该论文*一单位,王朋博士、王昭宇博士、朱美怡博士为共同*一作者,叶志镇院士、何海平教授、樊超博士为共同通讯作者。
钙钛矿量子点是一种具有优异光学性能的零维半导体结构,其具有高量子产率、可调控的发光波长、*高的缺陷容忍度等优点,在照明、显示、成像等应用领域具有*高的商业价值。然而,由于量子点的尺寸在纳米量级,表面缺陷对量子点的光学性能影响很大。表面缺陷的富集会导致量子点荧光淬灭,并且影响其稳定性。因此,表面钝化和封装对实现高光效、高稳定性的钙钛矿量子点至关重要。
有鉴于此,王朋博士等联合开发了一种改良的固态煅烧方法,实现了钙钛矿量子点表面钝化和封装一体化,提升了固态煅烧制备钙钛矿量子点的光效和光、热稳定性,并进一步将这些量子点应用于宽色域液晶显示和高灵敏度X射线探测中。
该工作通过用3-(癸基二甲基铵)-丙烷磺酸盐内盐(DPSI)钝化CsPbBr3量子点表面,并进一步用二氧化硅模板(MS)封装这些量子点,获得了具有93.2%高光致发光量子产率的超稳定CsPbBr3-DPSI/MS纳米复合材料。在苛刻的协同老化条件下(温度60℃,湿度90%RH,功率密度3500 W/m2的蓝光照射)保存1000小时后,CsPbBr3-DPSI/MS仍然保持其初始光致发光强度的90%。该工作在不同时间尺度下观测了有/无DPSI钝化量子点的发光寿命,发现DPSI钝化可以有效抑*钙钛矿浅能级缺陷,可以有效提升钙钛矿量子点激子复合效率。
这些CsPbBr3-DPSI/MS材料与KSF荧光粉共同作用在液晶显示器的背光模块中,可以实现111.7%NTSC的宽色域显示性能。此外,这些CsPbBr3-DPSI/MS材料表现出优异的X射线探测性能,实现了16 lp/mm的X射线成像空间分辨率和339 nGyair/s的低检测极限。
DPSI钝化抑制浅能级缺陷提升量子点光效
以上图中可见,CsPbBr3-DPSI/MS复合材料的荧光量子产率提高到了93.2%。在405nm的飞秒激光激发下,条纹相机获取得到的图像表明,CsPbBr3-DPSI/MS平均寿命从323ps(钝化前)增加到454ps,这也证实了DPSI在钙钛矿量子点表面的有效钝化作用。
配置推荐
关于本文中准二维钙钛矿复合材料的测试部分,超快时间分辨光谱数据使用卓立汉光公司的ST-10条纹相机获得,稳态瞬态荧光光谱数据采用OmniFluo900稳态瞬态荧光光谱仪获得。
ST-10条纹相机时间分辨率可达到5ps,可匹配多种焦长光谱仪,快速追踪超快发光的动力学过程。OmniFluo900为模块化搭建结构,通过搭配不同的光源、检测器和各类附件,为紫外/可见/近红外发光测试提供综合解决方案,也为钙钛矿发光器件、钙钛矿光伏器件及钙钛矿量子点的研发提供有利工具。
条纹相机超快时间分辨系统 OmniFluo900系列稳态瞬态荧光光谱仪
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