氯化钠/铯铅溴钙钛矿复合薄膜的原位制备及性能

戴克城; 翟玥; 吴娜; 梅航; 张宏; 邾强强; 王乐

doi:10.37188/CJL.20220129

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氯化钠/铯铅溴钙钛矿复合薄膜的原位制备及性能

材料合成及性能 | 更新时间：2022-10-19

- 氯化钠/铯铅溴钙钛矿复合薄膜的原位制备及性能
  增强出版
- In-situ Synthesis and Performance of Sodium Chloride/ Cesium Lead Bromide Perovskite Composite Film
- 发光学报 2022年43卷第8期页码：1188-1197
- 作者机构：
  
  1.中国计量大学光学与电子科技学院，浙江杭州　310018
- 作者简介：
  
  [ "戴克城（1996-），男，江苏镇江人，硕士研究生，2019年于南通大学杏林学院获得学士学位，主要从事Micro⁃LED量子点新型显示技术与器件的研究。E‐mail: 2236830487@qq.com" ]
  [ "翟玥（1993-），女，内蒙古呼和浩特人，博士，讲师，硕士生导师，2020年于吉林大学获得博士学位,主要从事纳米荧光材料及器件的研究。E‐mail: zhaiy@cjlu.edu.cn" ]
  [ "王乐（1981-），女，河南驻马店人，博士，教授，博士生导师，2012年于浙江大学获得博士学位，主要从事发光材料与器件、新型照明与显示技术、光谱分析与测试仪器的研究。" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(62075203;51832005;12104431;51702339);浙江省省杰出青年基金(LR19F050001);浙江省重点研发计划(2021C05005);浙江省普通高校基本科研业务费(2022YW02)
- DOI：10.37188/CJL.20220129
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戴克城,翟玥,吴娜等.氯化钠/铯铅溴钙钛矿复合薄膜的原位制备及性能[J].发光学报,2022,43(08):1188-1197.

DAI Ke-cheng,ZHAI Yue,WU Na,et al.In-situ Synthesis and Performance of Sodium Chloride/ Cesium Lead Bromide Perovskite Composite Film[J].Chinese Journal of Luminescence,2022,43(08):1188-1197.
戴克城,翟玥,吴娜等.氯化钠/铯铅溴钙钛矿复合薄膜的原位制备及性能[J].发光学报,2022,43(08):1188-1197. DOI： 10.37188/CJL.20220129.

DAI Ke-cheng,ZHAI Yue,WU Na,et al.In-situ Synthesis and Performance of Sodium Chloride/ Cesium Lead Bromide Perovskite Composite Film[J].Chinese Journal of Luminescence,2022,43(08):1188-1197. DOI： 10.37188/CJL.20220129.

摘要

全无机铯铅卤钙钛矿因其优异的光电性能受到广泛关注。然而，薄膜较差的稳定性和制备中大量昂贵且有毒有机溶剂的使用，严重阻碍了其商业化应用进程。在本工作中，水溶液被用作配制含氯化钠（NaCl）的钙钛矿前驱液的溶剂。通过一步溶液法获得原位生长的NaCl/CsPbBr,3,钙钛矿复合薄膜，并在该过程中引入二甲基亚砜（DMSO）溶液来优化其晶体结构及光学性能。研究表明，NaCl和DMSO的协同作用可以调控复合薄膜中晶粒的形貌、提高相纯度并增强荧光发射。当DMSO和前驱体溶液体积比为1∶2时，复合薄膜呈现出最佳的绿光发射，荧光量子效率达48.2%。此外，得益于NaCl的有效复合及优化的晶体结构，所制备的复合薄膜具有增强的稳定性。该设计思路有利于制备柔性、大面积和高稳定性显示用荧光转换薄膜。

Abstract

All-inorganic cesium lead halide perovskite film has received extensive attention due to their excellent photoelectric properties. However， the poor stability of the perovskite film and the use of numerous expensive as well as toxic organic solvents during the preparation process severely hinder its commercial application process. In this work， aqueous solution is used as the solvent to prepare a perovskite precursor solution containing with sodium chloride（NaCl）. The ,in,-,situ, NaCl/CsPbBr,3 ,cesium lead bromide perovskite composite film is obtained by a one-step solution method， and dimethyl sulfoxide（DMSO） solution is introduced to optimize the crystal structure and optical properties of the composite film. It is found that the synergistic effect of NaCl and DMSO can change the morphology of the crystal grains， improve the phase purity and enhance the fluorescence emission of the composite film. The composite film exhibits the optimal green light emission with the 48.2% photoluminescence quantum yield when the volume ratio of DMSO and the precursor solution reaches to 1∶2. In addition， benefiting from the effective combination of NaCl and the optimized crystal structure， the prepared composite film has the enhanced stability. The design is beneficial to the preparation of flexible， large-area and high-stability display fluorescence conversion films.

关键词

钙钛矿薄膜原位合成氯化钠发光性能稳定性

Keywords

perovskite filmin-situ synthesissodium chlorideluminescence propertiesstability

references

WANG X C， BAO Z， CHANG Y C， et al. Perovskite quantum dots for application in high color gamut backlighting display of light-emitting diodes ［J］. ACS Energy Lett.， 2020， 5（11）： 3374-3396. doi: 10.1021/acsenergylett.0c01860http://dx.doi.org/10.1021/acsenergylett.0c01860

LU M， ZHANG Y， WANG S X， et al. Metal halide perovskite light-emitting devices： promising technology for next-generation displays ［J］. Adv. Funct. Mater.， 2019， 29（30）： 1902008-1-35. doi: 10.1002/adfm.201902008http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201902008

关小雅，王洪哲，申怀彬，等. 面向显示应用的量子点发光器件研究进展［J］. 液晶与显示， 2021， 36（1）： 176-186. doi: 10.37188/CJLCD.2020-0263http://dx.doi.org/10.37188/CJLCD.2020-0263

GUAN X Y， WANG H Z， SHEN H B， et al. Research progress of quantum dot light-emitting devices for display application ［J］. Chin. J. Liq. Cryst. Disp.， 2021， 36（1）： 176-186. （in Chinese）. doi: 10.37188/CJLCD.2020-0263http://dx.doi.org/10.37188/CJLCD.2020-0263

赵越，高旭鹏，路坡，等. 量子点白光LEDs及其在智慧照明中的应用［J］. 液晶与显示， 2021， 36（1）： 187-202. doi: 10.37188/CJLCD.2020-0267http://dx.doi.org/10.37188/CJLCD.2020-0267

ZHAO Y， GAO X P， LU P， et al. Quantum dot-based white LEDs and their applications of smart lighting ［J］. Chin. J. Liq. Cryst. Disp.， 2021， 36（1）： 187-202. （in Chinese）. doi: 10.37188/CJLCD.2020-0267http://dx.doi.org/10.37188/CJLCD.2020-0267

尹勇明，孟鸿. 量子点、钙钛矿色转换全彩显示应用研究进展［J］. 发光学报， 2021， 42（4）： 419-447. doi: 10.37188/CJL.20200391http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20200391

YIN Y M， MENG H. Progress of quantum dots and perovskite as color conversion materials for full-color display ［J］. Chin. J. Lumin.， 2021， 42（4）： 419-447. （in Chinese）. doi: 10.37188/CJL.20200391http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20200391

ZHOU X J， TIAN P F， SHER C W， et al. Growth， transfer printing and colour conversion techniques towards full-colour micro-LED display ［J］. Prog. Quant. Electron.， 2020， 71： 100263-1-31. doi: 10.1016/j.pquantelec.2020.100263http://dx.doi.org/10.1016/j.pquantelec.2020.100263

ZOU C， CHANG C， SUN D， et al. Photolithographic patterning of perovskite thin films for multicolor display applications ［J］. Nano Lett.， 2020， 20（5）： 3710-3717. doi: 10.1021/acs.nanolett.0c00701http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c00701

XUAN T T， SHI S C， WANG L， et al. Inkjet-printed quantum dot color conversion films for high-resolution and full-color micro light-emitting diode displays ［J］. J. Phys. Chem. Lett.， 2020， 11（13）： 5184-5191. doi: 10.1021/acs.jpclett.0c01451http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c01451

陈诗瑶，陈培崎，翁雅恋，等. 荧光波长可调的InP/ZnS量子点的制备及其色彩转换研究［J］. 光电子技术， 2021， 41（1）： 27-33. doi: 10.19453/j.cnki.1005-488x.2021.01.005http://dx.doi.org/10.19453/j.cnki.1005-488x.2021.01.005

CHEN S Y， CHEN P Q， WENG Y L， et al. Study on fabrication and color conversion of InP/ZnS quan-tum dots with adjustable fluorescence wavelength ［J］. Optoelectron. Technol.， 2021， 41（1）： 27-33. （in Chinese）. doi: 10.19453/j.cnki.1005-488x.2021.01.005http://dx.doi.org/10.19453/j.cnki.1005-488x.2021.01.005

张春梅，王东栋，张翱，等. 真空闪蒸法制备钙钛矿薄膜的光学性质研究［J］. 光谱学与光谱分析， 2020， 40（1）： 294-297.

ZHANG C M， WANG D D， ZHANG A， et al. Optical properties of perovskite films fabricated by vacuum flash method ［J］. Spectrosc. Spect. Anal.， 2020， 40（1）： 294-297. （in Chinese）

CHEN Z， HE P， WU D， et al. Processing and preparation method for high-quality opto-electronic perovskite film ［J］. Front. Mater.， 2021， 8： 723169-1-13. doi: 10.3389/fmats.2021.723169http://dx.doi.org/10.3389/fmats.2021.723169

TONG G Q， LI H， LI G P， et al. Mixed cation perovskite solar cells by stack-sequence chemical vapor deposition with self-passivation and gradient absorption layer ［J］. Nano Energy， 2018， 48： 536-542. doi: 10.1016/j.nanoen.2018.04.012http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.04.012

YANG X L， ZHANG X W， DENG J X， et al. Efficient green light-emitting diodes based on quasi-two-dimensional composition and phase engineered perovskite with surface passivation ［J］. Nat. Commun.， 2018， 9（1）： 570-1-8. doi: 10.1038/s41467-018-02978-7http://dx.doi.org/10.1038/s41467-018-02978-7

FANG Z B， CHEN W J， SHI Y L， et al. Dual passivation of perovskite defects for light-emitting diodes with external quantum efficiency exceeding 20% ［J］. Adv. Funct. Mater.， 2020， 30（12）： 1909754-1-9. doi: 10.1002/adfm.201909754http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201909754

NING S G， ZHANG S W， SUN J N， et al. Ambient pressure X-ray photoelectron spectroscopy investigation of thermally stable halide perovskite solar cells via post-treatment ［J］. ACS Appl. Mater. Interfaces， 2020， 12（39）： 43705-43713. doi: 10.1021/acsami.0c12044http://dx.doi.org/10.1021/acsami.0c12044

LIN K B， XING J， QUAN L N， et al. Perovskite light-emitting diodes with external quantum efficiency exceeding 20 percent ［J］. Nature， 2018， 562（7726）： 245-248. doi: 10.1038/s41586-018-0575-3http://dx.doi.org/10.1038/s41586-018-0575-3

ZHOU Q C， BAI Z L， LU W G， et al. In situ fabrication of halide perovskite nanocrystal-embedded polymer composite films with enhanced photoluminescence for display backlights ［J］. Adv. Mater.， 2016， 28（41）： 9163-9168. doi: 10.1002/adma.201602651http://dx.doi.org/10.1002/adma.201602651

LI Y， LV Y， GUO Z Q， et al. One-step preparation of long-term stable and flexible CsPbBr3 perovskite quantum dots/ethylene vinyl acetate copolymer composite films for white light-emitting diodes ［J］. ACS Appl. Mater. Interfaces， 2018， 10（18）： 15888-15894. doi: 10.1021/acsami.8b02857http://dx.doi.org/10.1021/acsami.8b02857

周建军，郑安琪，徐涛，等. NaCl晶体的电子激发分解研究［J］. 真空科学与技术学报， 2021， 41（9）： 865-870.

ZHOU J J， ZHENG A Q， XU T， et al. Direct observation of electron-stimulated desorption process in NaCl single crystal ［J］. Chin. J. Vac. Sci. Technol.， 2021， 41（9）： 865-870. （in English）

ZHOU B， DING D， WANG Y， et al. A scalable H2O-DMF-DMSO solvent synthesis of highly luminescent inorganic perovskite-related cesium lead bromides ［J］. Adv. Opt. Mater.， 2021， 9（3）： 2001435-1-9. doi: 10.1002/adom.202001435http://dx.doi.org/10.1002/adom.202001435

ZHANG Z J， ZHU Y M， WANG W L， et al. Growth， characterization and optoelectronic applications of pure-phase large-area CsPb2Br5 flake single crystals ［J］. J. Mater. Chem. C， 2018， 6（3）： 446-451. doi: 10.1039/c7tc04834chttp://dx.doi.org/10.1039/c7tc04834c

ZHOU Y H， FANG T， LIU G Y， et al. Perovskite anion exchange： a microdynamics model and a polar adsorption strategy for precise control of luminescence color ［J］. Adv. Funct. Mater.， 2021， 31（51）： 2106871. doi: 10.1002/adfm.202106871http://dx.doi.org/10.1002/adfm.202106871

石艺，刘明良，徐钦峰. 全无机混合卤化物钙钛矿量子点CsPbBrxI3-x相分离研究［J］. 鲁东大学学报（自然科学版）， 2020， 36（3）： 211-219.

SHI Y， LIU M L， XU Q F. Phase separation research of all inorganic mixed halide CsPbBrxI3-x perovskite quantum dot ［J］. J. Ludong Univ. （Natl. Sci. Ed.）， 2020， 36（3）： 211-219. （in Chinese）

SHI W B， ZHAO Y B， XIE C， et al. Na-doping CsPbBr3 quantum dots prepared via ion exchange for bright and stable blue-to-red photoluminescence ［J］. J. Lumin.， 2021， 233： 117886. doi: 10.1016/j.jlumin.2021.117886http://dx.doi.org/10.1016/j.jlumin.2021.117886

LI S， SHI Z F， ZHANG F， et al. Sodium doping-enhanced emission efficiency and stability of CsPbBr3 nanocrystals for white light-emitting devices ［J］. Chem. Mater.， 2019， 31（11）： 3917-3928. doi: 10.1021/acs.chemmater.8b05362http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b05362

LOU S Q， XUAN T T， YU C Y， et al. Nanocomposites of CsPbBr3 perovskite nanocrystals in an ammonium bromide framework with enhanced stability ［J］. J. Mater. Chem. C， 2017， 5（30）： 7431-7435. doi: 10.1039/c7tc01174ahttp://dx.doi.org/10.1039/c7tc01174a

张圣祖，董会杰，彭雄义，等. 平面蒸发法制备氯化钠颗粒［J］. 盐业与化工， 2014， 43（8）： 23-26.

ZHANG S Z， DONG H J， PENG X Y， et al. Preparation of sodium chloride crystallization with pan evaporation ［J］. J. Salt Chem. Ind.， 2014， 43（8）： 23-26. （in Chinese）

张荣，陈静. 结晶控制技术对晶体形貌的影响［J］. 广州化工， 2011， 39（3）： 30-31. doi: 10.3969/j.issn.1001-9677.2011.03.011http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1001-9677.2011.03.011

ZHANG R， CHEN J. The influence of crystallization control to the crystal morphology ［J］. Guangzhou Chem. Ind.， 2011， 39（3）： 30-31. （in Chinese）. doi: 10.3969/j.issn.1001-9677.2011.03.011http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1001-9677.2011.03.011

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