室温合成具有超纯绿光发射的准二维CsPbBr<sub>3</sub>钙钛矿纳米片

沈亚龙; 韩博宁; 靳梓诺; 胡殷茜; 曾海波

doi:10.37188/CJL.20220219

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

室温合成具有超纯绿光发射的准二维CsPbBr₃钙钛矿纳米片

特邀报告 | 更新时间：2023-04-12

- 室温合成具有超纯绿光发射的准二维CsPbBr₃钙钛矿纳米片
  增强出版
- Room-temperature Synthesis of Quasi-2D CsPbBr₃ Nanoplatelets with Ultrapure Green Light Emissions
- 发光学报 2023年44卷第3期页码：508-517
- 作者机构：
  
  1.宿迁学院材料工程系，江苏宿迁　223800
  2.南京理工大学材料科学与工程学院，江苏南京　210094
- 作者简介：
  
  [ "沈亚龙（1990-），男，安徽池州人，博士，讲师，2021年于南京理工大学获得博士学位，主要从事溶液工艺构筑钙钛矿纳米晶、无铅钙钛矿纳米晶材料制备及其光电子器件等方面的研究。" ]
  [ "曾海波（1977-），男，湖北鄂州人，博士，教授，英国皇家化学会会士，美国光学会会士，2006年于中国科学院固体物理研究所获得博士学位，主要从事纳米发光与光电子学（包括低维光电（显示、探测、能源）半导体材料的理论设计、可控合成及器件应用）的研究。" ]
- 基金信息：
  
  江苏省高等学校自然科学面上项目(21KJB430011);宿迁市科技计划项目(K202126);宿迁学院博士科研启动项目(CK0004221);宿迁学院新型复合材料研究创新团队(2021td01)
- DOI：10.37188/CJL.20220219
  中图分类号： O482.31
- 纸质出版日期：2023-03-05，
  
  收稿日期：2022-05-31，
  
  修回日期：2022-06-16，
- 稿件说明：
移动端阅览
沈亚龙,韩博宁,靳梓诺等.室温合成具有超纯绿光发射的准二维CsPbBr₃钙钛矿纳米片[J].发光学报,2023,44(03):508-517.

SHEN Yalong,HAN Boning,JIN Zinuo,et al.Room-temperature Synthesis of Quasi-2D CsPbBr₃ Nanoplatelets with Ultrapure Green Light Emissions[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(03):508-517.
沈亚龙,韩博宁,靳梓诺等.室温合成具有超纯绿光发射的准二维CsPbBr₃钙钛矿纳米片[J].发光学报,2023,44(03):508-517. DOI： 10.37188/CJL.20220219.

SHEN Yalong,HAN Boning,JIN Zinuo,et al.Room-temperature Synthesis of Quasi-2D CsPbBr₃ Nanoplatelets with Ultrapure Green Light Emissions[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(03):508-517. DOI： 10.37188/CJL.20220219.

摘要

通过配体辅助溶液相法，在室温下成功合成出一种具有超纯绿光发射的准二维CsPbBr

钙钛矿纳米片。该制备方法可以实现低成本、高质量CsPbBr

纳米片的合成。实验结果表明，合成出的CsPbBr

纳米片荧光发射峰位于526 nm，发射峰半高宽（FWHM）能够达到16 nm，纳米片的荧光量子效率（PLQY）高达87%。将CsPbBr

纳米片应用于背光显示，实现了（0.145， 0.793）的绿光坐标，该色坐标覆盖近91% 的Rec.2020绿光色域，色域范围优于目前报道的绿色荧光粉材料。此外，基于上述CsPbBr

荧光纳米片，我们还成功构筑出一种白光LED器件，并测得该器件在20 mA驱动电流下的发光效率为39 lm/W。

Abstract

A facile ligand-assisted solution process was proposed to synthesize quasi-2D CsPbBr

perovskite nanoplatelets （NPs） with ultrapure green photoluminescence （PL） at room temperature. The as-synthesized CsPbBr

NPs exhibit an ideal emission peak at 526 nm with a narrow FWHM of 16 nm and a high photoluminescence quantum yield （PLQY） of 87%. As a green downconverter， the CsPbBr

NP shows a CIE coordinate at （0.145， 0.793） and covers 91% of the Rec. 2020 standard in the CIE 1931 color space， which was much better than that of all the present green phosphors. Moreover， a WLED was successfully fabricated based on these ultrapure green light-emitting CsPbBr

NPs， which exhibits a luminous efficiency 39 lm/W with a CIE （0.33， 0.29） under a 20 mA driving current.

关键词

CsPbBr3钙钛矿纳米片超纯绿光白光LED

Keywords

CsPbBr3 perovskitenanoplateletsultrapure green photoluminescenceWLED

references

LI C H A， ZHOU Z C， VASHISHTHA P， et al. The future is blue （LEDs）： why chemistry is the key to perovskite displays ［J］. Chem. Mater.， 2019， 31（16）： 6003-6032. doi: 10.1021/acs.chemmater.9b01650http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemmater.9b01650

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

曾海波，董宇辉. 钙钛矿量子点：机遇与挑战［J］. 发光学报， 2020， 41（8）： 940-944. doi: 10.37188/fgxb20204108.0940http://dx.doi.org/10.37188/fgxb20204108.0940

ZENG H B， DONG Y H. Perovskite quantum dots： opportunities and challenges ［J］. Chin. J. Lumin.， 2020， 41（8）： 940-944. （in Chinese）. doi: 10.37188/fgxb20204108.0940http://dx.doi.org/10.37188/fgxb20204108.0940

CHEN Q Z， YAN Y J， WU X M， et al. Gate-tunable all-inorganic QLED with enhanced charge injection balance ［J］. J. Mater. Chem. C， 2020， 8（4）： 1280-1285. doi: 10.1039/c9tc06088jhttp://dx.doi.org/10.1039/c9tc06088j

HOU S C， GANGISHETTY M K， QUAN Q M， et al. Efficient blue and white perovskite light-emitting diodes via manganese doping ［J］. Joule， 2018， 2（11）： 2421-2433. doi: 10.1016/j.joule.2018.08.005http://dx.doi.org/10.1016/j.joule.2018.08.005

SONG J Z， LI J H， LI X M， et al. Quantum dot light-emitting diodes based on inorganic perovskite cesium lead halides （CsPbX3）［J］. Adv. Mater.， 2015， 27（44）： 7162-7167. doi: 10.1002/adma.201502567http://dx.doi.org/10.1002/adma.201502567

SHI Z F， LI S， LI Y， et al. Strategy of solution-processed all-inorganic heterostructure for humidity/temperature-stable perovskite quantum dot light-emitting diodes ［J］. ACS Nano， 2018， 12（2）： 1462-1472. doi: 10.1021/acsnano.7b07856http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.7b07856

章楼文，沈少立，李露颖，等. 铯铅卤化物钙钛矿型平面异质结LED的应用与发展［J］. 无机材料学报， 2019， 34（1）： 37-48. doi: 10.15541/jim20180176http://dx.doi.org/10.15541/jim20180176

ZHANG L W， SHEN S L， LI L Y， et al. Application and development of cesium lead halide perovskite based planar heterojunction LEDs ［J］. J. Inorg. Mater.， 2019， 34（1）： 37-48. （in Chinese）. doi: 10.15541/jim20180176http://dx.doi.org/10.15541/jim20180176

CHEN J W， WANG J， XU X B， et al. Efficient and bright white light-emitting diodes based on single-layer heterophase halide perovskites ［J］. Nat. Photonics， 2021， 15（3）： 238-244. doi: 10.1038/s41566-020-00743-1http://dx.doi.org/10.1038/s41566-020-00743-1

KIM Y H， KIM S， KAKEKHANI A， et al. Comprehensive defect suppression in perovskite nanocrystals for high-efficiency light-emitting diodes ［J］. Nat. Photonics， 2021， 15（2）： 148-155. doi: 10.1038/s41566-020-00732-4http://dx.doi.org/10.1038/s41566-020-00732-4

ZHANG X Y， LIN H， HUANG H， et al. Enhancing the brightness of cesium lead halide perovskite nanocrystal based green light-emitting devices through the interface engineering with perfluorinated ionomer ［J］. Nano Lett.， 2016， 16（2）： 1415-1420. doi: 10.1021/acs.nanolett.5b04959http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b04959

KIM S Y， KANG H， CHANG K， et al. Case studies on structure-property relations in perovskite light-emitting diodes via interfacial engineering with self-assembled monolayers ［J］. ACS Appl. Mater. Interfaces， 2021， 13（26）： 31236-31247. doi: 10.1021/acsami.1c03797http://dx.doi.org/10.1021/acsami.1c03797

XU F X， CHEN D J， HUANG D C， et al. Suppression of photoinduced phase segregation in mixed-halide perovskite nanocrystals for stable light-emitting diodes ［J］. J. Phys. Chem. Lett.， 2022， 13（2）： 718-725. doi: 10.1021/acs.jpclett.1c03895http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.1c03895

ZHANG X T， WANG C C， ZHANG Y， et al. Bright orange electroluminescence from lead-free two-dimensional perovskites ［J］. ACS Energy Lett.， 2019， 4（1）： 242-248. doi: 10.1021/acsenergylett.8b02239http://dx.doi.org/10.1021/acsenergylett.8b02239

LI J H， XU L M， WANG T， et al. 50-fold EQE improvement up to 6.27% of solution-processed all-inorganic perovskite CsPbBr3 QLEDs via surface ligand density control ［J］. Adv. Mater.， 2017， 29（5）： 1603885-1-9. doi: 10.1002/adma.201603885http://dx.doi.org/10.1002/adma.201603885

ZHANG D D， EATON S W， YU Y， et al. Solution-phase synthesis of cesium lead halide perovskite nanowires ［J］. J. Am. Chem. Soc.， 2015， 137（29）： 9230-9233. doi: 10.1021/jacs.5b05404http://dx.doi.org/10.1021/jacs.5b05404

CAO F， YU D J， GU Y， et al. Novel optoelectronic rotors based on orthorhombic CsPb（Br/I）3 nanorods ［J］. Nanoscale， 2019， 11（7）： 3117-3122. doi: 10.1039/c8nr06768fhttp://dx.doi.org/10.1039/c8nr06768f

ZHANG J， YANG X K， DENG H， et al. Low-dimensional halide perovskites and their advanced optoelectronic applications ［J］. Nano⁃Micro Lett.， 2017， 9（3）： 36-1-26. doi: 10.1007/s40820-017-0137-5http://dx.doi.org/10.1007/s40820-017-0137-5

WU Y， WEI C T， LI X M， et al. In situ passivation of PbBr64– octahedra toward blue luminescent CsPbBr3 nanoplatelets with near 100% absolute quantum yield ［J］. ACS Energy Lett.， 2018， 3（9）： 2030-2037. doi: 10.1021/acsenergylett.8b01025http://dx.doi.org/10.1021/acsenergylett.8b01025

STOUMPOS C C， CAO D H， CLARK D J， et al. Ruddlesden⁃Popper hybrid lead iodide perovskite 2D homologous semiconductors ［J］. Chem. Mater.， 2016， 28（8）： 2852-2867. doi: 10.1021/acs.chemmater.6b00847http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemmater.6b00847

NASILOWSKI M， MAHLER B， LHUILLIER E， et al. Two-dimensional colloidal nanocrystals ［J］. Chem. Rev.， 2016， 116（18）： 10934-10982. doi: 10.1021/acs.chemrev.6b00164http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00164

KUMAR S， JAGIELSKI J， KALLIKOUNIS N， et al. Ultrapure green light-emitting diodes using two-dimensional formamidinium perovskites： achieving recommendation 2020 color coordinates ［J］. Nano Lett.， 2017， 17（9）： 5277-5284. doi: 10.1021/acs.nanolett.7b01544http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.7b01544

YU D J， CAO F， GAO Y J， et al. Room-temperature ion-exchange-mediated self-assembly toward formamidinium perovskite nanoplates with finely tunable， ultrapure green emissions for achieving Rec. 2020 displays ［J］. Adv. Funct. Mater.， 2018， 28（19）： 1800248-1-8. doi: 10.1002/adfm.201800248http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201800248

QIN H Y， NIU Y， MENG R Y， et al. Single-dot spectroscopy of zinc-blende CdSe/CdS core/shell nanocrystals： nonblinking and correlation with ensemble measurements ［J］. J. Am. Chem. Soc.， 2014， 136（1）： 179-187. doi: 10.1021/ja4078528http://dx.doi.org/10.1021/ja4078528

JEONG K S， GUYOT-SIONNEST P. Mid-infrared photoluminescence of CdS and CdSe colloidal quantum dots ［J］. ACS Nano， 2016， 10（2）： 2225-2231. doi: 10.1021/acsnano.5b06882http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.5b06882

PRIANTE D， DURSUN I， ALIAS M S， et al. The recombination mechanisms leading to amplified spontaneous emission at the true-green wavelength in CH3NH3PbBr3 perovskites ［J］. Appl. Phys. Lett.， 2015， 106（8）： 081902-1-4. doi: 10.1063/1.4913463http://dx.doi.org/10.1063/1.4913463

DEY P， PAUL J， BYLSMA J， et al. Origin of the temperature dependence of the band gap of PbS and PbSe quantum dots ［J］. Solid State Commun.， 2013， 165： 49-54. doi: 10.1016/j.ssc.2013.04.022http://dx.doi.org/10.1016/j.ssc.2013.04.022

LIU M， ZHONG G H， YIN Y M， et al. Aluminum-doped cesium lead bromide perovskite nanocrystals with stable blue photoluminescence used for display backlight ［J］. Adv. Sci.， 2017， 4（11）： 1700335-1-8. doi: 10.1002/advs.201700335http://dx.doi.org/10.1002/advs.201700335

LI C L， ZANG Z G， CHEN W W， et al. Highly pure green light emission of perovskite CsPbBr3 quantum dots and their application for green light-emitting diodes ［J］. Opt. Express， 2016， 24（13）： 15071-15078. doi: 10.1364/oe.24.015071http://dx.doi.org/10.1364/oe.24.015071

YAN D D， ZHAO S Y， WANG H X， et al. Ultrapure and highly efficient green light emitting devices based on ligand-modified CsPbBr3 quantum dots ［J］. Photonics Res.， 2020， 8（7）： 1086-1092. doi: 10.1364/prj.391703http://dx.doi.org/10.1364/prj.391703

ZHANG Q G， SUN X C， ZHENG W L， et al. Band gap engineering toward wavelength tunable CsPbBr3 nanocrystals for achieving Rec. 2020 displays ［J］. Chem. Mater.， 2021， 33（10）： 3575-3584. doi: 10.1021/acs.chemmater.1c00145http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemmater.1c00145

QIU L， YANG H， DAI Z G， et al. Highly efficient and stable CsPbBr3 perovskite quantum dots by encapsulation in dual-shell hollow silica spheres for WLEDs ［J］. Inorg. Chem. Front， 2020， 7（10）： 2060-2071. doi: 10.1039/d0qi00208ahttp://dx.doi.org/10.1039/d0qi00208a

SUN Y， LI Y N， ZHANG W Y， et al. Simultaneous synthesis， modification， and DFT calculation of three-color lead halide perovskite phosphors for improving stability and luminous efficiency of WLEDs ［J］. Adv. Optical. Mater.， 2022， 10（2）： 2101765-1-14. doi: 10.1002/adom.202101765http://dx.doi.org/10.1002/adom.202101765

LIU Y， SHI B F， LIU Q， et al. Large-scale synthesis of layered double hydroxide nanosheet-stabilized CsPbBr3 perovskite quantum dots for WLEDs ［J］. J. Alloys Compd.， 2020， 843： 155819-1-9. doi: 10.1016/j.jallcom.2020.155819http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.155819

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

MO Q H， CHEN C， CAI W S， et al. Room temperature synthesis of stable zirconia-coated CsPbBr3 nanocrystals for white light-emitting diodes and visible light communication ［J］. Laser Photonics Rev.， 2021， 15（10）： 2100278-1-9. doi: 10.1002/lpor.202100278http://dx.doi.org/10.1002/lpor.202100278

EROL E， VAHEDIGHAREHCHOPOGH N， EKIM U， et al. Ultra-stable Eu3+/Dy3+ co-doped CsPbBr3 quantum dot glass nanocomposites with tunable luminescence properties for phosphor-free WLED applications ［J］. J. Alloys Compd.， 2022， 909： 164650-1-8. doi: 10.1016/j.jallcom.2022.164650http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.164650

浏览量

870

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

红色荧光粉Sr₃LiSbO₆∶Eu³⁺制备及其发光性质

一种新型的白光LED用绿色荧光粉Ca₈MgLu(PO₄)₇:Tb³⁺

微量元素掺杂对LED用红色荧光粉(Sr,Ca)AlSiN₃:Eu²⁺长期性能的影响

基于改进的Pechini法制备白光LED用YAG荧光粉

室温合成具有超纯绿光发射的准二维CsPbBr3钙钛矿纳米片

Room-temperature Synthesis of Quasi-2D CsPbBr3 Nanoplatelets with Ultrapure Green Light Emissions

DOI：10.37188/CJL.20220219

摘要

Abstract

关键词

Keywords

references

室温合成具有超纯绿光发射的准二维CsPbBr₃钙钛矿纳米片

Room-temperature Synthesis of Quasi-2D CsPbBr₃ Nanoplatelets with Ultrapure Green Light Emissions