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掺杂Ni2+离子的CsPbClxBr3-x钙钛矿量子点实现高效发光器件的亮蓝光发射

DOI:10.1021/acsami.0c01074 期刊:ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份:2020 更新时间:2025-09-23 15:21:01
摘要: 近年来,基于红绿钙钛矿量子点(PQDs)的发光二极管(LED)已取得显著进展。然而,蓝光钙钛矿LED的性能仍严重落后于其绿红对应器件。本研究通过室温过饱和重结晶合成法,成功制备了Ni2?离子掺杂的CsPbClxBr3-x PQDs。我们同步实现了多种浓度Ni2?阳离子的掺杂,并通过在反应介质中引入不同量的NiCl?溶液来调控Cl/Br元素比例。该合成方法不仅实现了Ni2?掺杂CsPbClxBr3-x量子点发射波长从508至432 nm的简易调节,更通过有效消除量子点缺陷使PQDs的光致发光量子产率(PLQY)大幅提升。其中2.5% Ni2?掺杂的CsPbCl0.99Br2.01量子点实现了89% PLQY的470 nm蓝光发射,较未掺杂CsPbClBr2量子点提升近三倍,且是首个符合NTSC标准的蓝光CsPbX3 PQDs最高值。基于该高亮度Ni2?掺杂PQDs,我们获得了470 nm蓝光LED,其外量子效率(EQE)达2.4%,最大亮度612 cd/m2,超越了此前同类蓝光PQDs基LED的最佳性能报道。
作者: Gencai Pan,Xue Bai,Wen Xu,Xu Chen,Yue Zhai,Jinyang Zhu,He Shao,Nan Ding,Lin Xu,Biao Dong,Yanli Mao,Hongwei Song
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总之,我们通过改进的过饱和再沉淀法,在室温下成功合成了掺杂Ni2?离子的CsPbCl?Br???量子点(PQDs),该方法通过在反应介质中引入不同量的NiCl?溶液实现。该合成方法的优势在于:不仅能高效调控CsPbCl?Br??? PQDs的带隙,实现发光波长从绿色(508 nm)到蓝色(432 nm)光谱区的调节,还可有效改变与量子点中激子非辐射跃迁相关的卤素空位。因此,在2.5% Ni2?离子掺杂的CsPbCl?.??Br?.?? PQDs中获得了470 nm蓝光发射的高效光致发光,其荧光量子产率(PLQY)达89%,这是目前符合NTSC标准的蓝光发射CsPbX? PQDs中的最高值。此外,Ni2?离子掺杂还调控了CsPbCl?Br??? PQDs的价带,消除了LED器件中的载流子注入势垒,从而实现了亮度612 Cd/m2、峰值外量子效率(EQE)2.4%的器件性能。这两项指标均高于当前已报道的最佳蓝光发射PQDs基LED,展现出在LED显示应用中的良好前景。

实验的技术和应用限制,以及潜在的优化领域。

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