Mejora del rendimiento lumínico de perovskita inorgánica CsPbBr3 mediante dopaje FA+ y su aplicación en LED de luz blanca

LIU Yuxin ,  

BIAN Ang ,  

摘要

Los materiales semiconductores de perovskita son ampliamente reconocidos por sus excelentes características de conversión fotoeléctrica, banda prohibida ajustable, facilidad de preparación y bajo costo, lo que los posiciona con un gran potencial de aplicación en la nueva generación de pantallas emisoras y dispositivos fotovoltaicos. Los puntos cuánticos de perovskita inorgánica como CsPbBr3, gracias a sus propiedades únicas de emisión luminosa, se han convertido en el foco de investigación en el campo de la luminiscencia de perovskitas. Sin embargo, su rendimiento lumínico y estabilidad ambiental todavía presentan ciertas limitaciones. Este artículo investiga sistemáticamente, mediante estrategias de dopaje con cationes orgánicos y técnicas de espectroscopía estacionaria y transitoria, la optimización del rendimiento óptico y estabilidad de los puntos cuánticos perovskita totalmente inorgánicos CsPbBr3 dopados con ion formamidinio (FA+). Los resultados muestran que el dopaje con FA+ mejora significativamente el rendimiento lumínico de CsPbBr3, alcanzando la máxima intensidad de fotoluminiscencia en una proporción del 20% de FA+, aproximadamente 2.8 veces mayor que la muestra sin dopar. El análisis de espectros de fluorescencia variable con temperatura determinó una energía de unión del excitón de 47.1 meV para Cs0.8FA0.2PbBr3. El dopaje con FA+ reduce la energía del fotón óptico longitudinal en CsPbBr3, lo cual ayuda a disminuir la tasa de transiciones no radiativas y mejorar el rendimiento cuántico de emisión. El análisis espectroscópico transitorio indica que tras el dopaje con FA+, se ralentiza la relajación de excitones térmicos dentro de la banda y la recombinación no radiativa en CsPbBr3, aumentando la vida media de la fluorescencia de 13.68 ns a 19.56 ns, y la vida del excitón de 774.1 ps a 1319.2 ps. Los diodos emisores de luz basados en estos puntos cuánticos Cs0.8FA0.2PbBr3 exhiben una emisión luminosa estable y una luz blanca ideal con coordenadas cromáticas (0.3784, 0.3163). Los resultados verifican la viabilidad de regular las propiedades ópticas de los puntos cuánticos CsPbBr3 mediante el dopaje con ion formamidinio, proporcionando una guía para el diseño y aplicación de LED de luz blanca.

关键词

perovskita híbrida orgánico-inorgánica; dopaje con ion formamidinio; espectro de fluorescencia; espectroscopía transitoria; LED de luz blanca

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