FA+ドーピングによる無機ペロブスカイトCsPbBr3の発光性能向上と白色発光ダイオードへの応用

LIU Yuxin ,  

BIAN Ang ,  

摘要

ペロブスカイト半導体材料は、その優れた光電変換特性、調整可能なバンドギャップ、容易な製造および低コストなどの利点により、新世代の発光表示および光電変換デバイスにおいて大きな応用潜在性を持つと広く認識されている。CsPbBr3などの無機ペロブスカイト量子ドットは、その独特な発光特性により、ペロブスカイト発光研究分野の注目点となっている。しかしながら、その発光性能と環境安定性にはいくつかの制限が存在する。本稿では、有機陽イオンドーピング戦略と定常および時間分光手法を組み合わせて、ホルミルアンモニウムイオン(FA+)ドーピングが全無機ペロブスカイトCsPbBr3の光学性能と安定性に与える最適化効果を体系的に研究した。研究結果は、FA+ドーピングがCsPbBr3の発光性能を著しく向上させ、FA+割合が20%のときに光励起発光強度が最も強く、非ドーピング時と比較して約2.8倍向上したことを示した。温度可変蛍光スペクトル解析により、Cs0.8FA0.2PbBr3の励起子結合エネルギーが47.1 meVであることが確認された。FA+ドーピングによりCsPbBr3の縦方向光学フォノンエネルギーが低減され、非放射遷移速度を減少させ、発光量子効率を向上させるのに寄与した。時間分光解析では、FA+ドーピング後にCsPbBr3内でバンド内熱励起子緩和と非放射再結合が遅延し、平均蛍光寿命が13.68 nsから19.56 nsに、励起子寿命が774.1 psから1,319.2 psに延長された。上記Cs0.8FA0.2PbBr3量子ドットを用いた発光ダイオードは、安定した理想的な白色発光を示し、その色度座標は(0.3784、0.3163)であった。研究結果は、FA+ドーピングによりCsPbBr3量子ドットの光学特性制御の実現可能性を証明し、白色発光ダイオードの設計および応用に指針を提供する。

关键词

有機-無機ハイブリッドペロブスカイト;ホルミルアンモニウムイオンドーピング;蛍光スペクトル;時間分光;白色LED

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