双短鎖リガンド調整によるMAPbBr3量子ドット性能向上と広色域LED表示応用

LI Gongming ,  

CAI Junhu ,  

LAI Wenzong ,  

CHEN Xiaogang ,  

ZHA Nan ,  

YE Yun ,  

XU Sheng ,  

GUO Tailiang ,  

CHEN Enguo ,  

摘要

量子ドット(Quantum dots)は、そのサイズ可変性、優れた光致発光量子収率(PLQY)、および広いスペクトル吸収特性により卓越した光学性能を示し、フルカラー広色域ディスプレイのLED色変換層の理想的な材料選択となっています。特にMAPbBr3ペロブスカイト量子ドット(PQDs)は、製造工程が簡便でありながら優れた光電性能を有し、商業化の可能性が高い材料とされています。しかし、MAPbBr3 PQDsは合成後に表面のリガンドが容易に脱落し、表面欠陥状態の密度が増加するため、水や酸素などの環境因子に対する安定性が低下し、結果的にPLQYがさらに低下します。本研究では、リガンド補助再沈殿技術(LARP)を用い、従来のオレイン酸(OA)リガンドを革新的に2-ヘキシルデカン酸(DA)リガンドで置換することで、常温条件下で優れた安定性と高いPLQYを有するMAPbBr3 PQDsの高効率一段階合成戦略を提案します。単一長鎖OAリガンドと比較して、双短鎖DAリガンドはMAPbBr3 PQDsとより強い配位結合を形成します。リガンドとPQDs間の強い相互作用は格子欠陥の完全なパッシベーションに寄与し、非放射過程を抑制して材料の環境安定性を向上させます。したがって、DA修飾MAPbBr3 PQDsは最大87.8%のPLQYを示し、水・酸素環境下でも高い安定性を発揮します。常温環境下でDAリガンド修飾MAPbBr3 PQDsのPLピークは、半月間放置後も原値の68.3%を保持する一方、OAリガンド修飾PQDsはほぼ完全な蛍光消失を示しました。その後、DAリガンド修飾緑色発光MAPbBr3 PQDs、赤色発光CsPbBrI2 PQDs、青色発光CsPbCl1.5Br1.5 PQDsをポリスチレン(PS)環境中でコーティング硬化し、従来の蛍光体に代わってディスプレイデバイスのLED色変換層に応用し、NTSC規格の137.09%の色域範囲を達成しました。

关键词

MAPbBr3 PQDs;DAリガンド;安定性;広色域;LED

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