Verbesserung der Leuchteigenschaften des anorganischen Perowskits CsPbBr3 durch FA+-Dotierung und dessen Anwendung in weißen Leuchtdioden

LIU Yuxin ,  

BIAN Ang ,  

摘要

Perowskit-Halbleitermaterialien werden aufgrund ihrer ausgezeichneten photoelektrischen Umwandlungseigenschaften, einstellbaren Bandlücke, einfachen Herstellung und niedrigen Kosten allgemein als vielversprechend für die nächste Generation von Leuchtdisplays und photovoltaischen Geräten angesehen. Anorganische Perowskit-Quantenpunkte wie CsPbBr3 sind aufgrund ihrer einzigartigen Leuchteigenschaften zum Forschungsschwerpunkt im Bereich der Perowskit-Lumineszenz geworden. Ihre Leuchtleistung und Umweltstabilität weisen jedoch noch gewisse Einschränkungen auf. In dieser Arbeit wurde durch eine Strategie zum Dotieren mit organischen Kationen in Kombination mit stationärer und transienter Spektroskopie systematisch die Optimierung der optischen Eigenschaften und Stabilität von anorganischem Perowskit CsPbBr3 mit Formamid-Ion (FA+) Dotierung untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die FA+-Dotierung die Leuchtleistung von CsPbBr3 deutlich verbessert, wobei die photolumineszente Intensität bei einem FA+-Anteil von 20 % am stärksten ist und sich gegenüber der undotierten Probe um etwa das 2,8-fache erhöht. Durch Temperaturfluoreszenzspektrenanalyse wurde die Anregungsbindungsenergie von Cs0.8FA0.2PbBr3 auf 47,1 meV bestimmt. Die Dotierung mit FA+ senkt die longitudinale optische Phononenergie von CsPbBr3, was dazu beiträgt, die Rate nichtstrahlender Übergänge zu reduzieren und die Leuchtquantenausbeute zu verbessern. Die transiente Spektrenanalyse zeigte, dass nach der Dotierung mit FA+ in CsPbBr3 die Relaxation heißer Bandenexciton im Band und die nichtstrahlende Rekombination verlangsamt wurden, wodurch die mittlere Fluoreszenzlebensdauer von 13,68 ns auf 19,56 ns und die Exzitonlebensdauer von 774,1 ps auf 1.319,2 ps verlängert wurden. Die auf den Cs0.8FA0.2PbBr3-Quantenpunkten basierende Leuchtdiode zeigt ein stabiles und ideales weißes Licht mit den Farbkoordinaten (0,3784, 0,3163). Die Ergebnisse bestätigen die Machbarkeit der Regulierung der optischen Eigenschaften von CsPbBr3-Quantenpunkten durch Dotierung mit Formamid-Ionen und bieten eine Anleitung für das Design und die Anwendung weißer Leuchtdioden.

关键词

organisch-anorganisches Hybridperowskit;Formamid-Ion-Dotierung;Fluoreszenzspektroskopie;transiente Spektroskopie;weißes LED

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