Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các điểm lượng tử perovskite CsPbBr3 phát quang mạnh mẽ và ổn định được sửa đổi bằng các ligand phosphine
Tóm tắt
Các điểm lượng tử perovskite halide chì cesium hoàn toàn vô cơ (CsPbX3) đã trở thành ứng cử viên đầy hứa hẹn cho các thiết bị quang điện trong những năm gần đây, chẳng hạn như diodes phát quang, cảm biến ánh sáng và pin mặt trời, nhờ vào các tính chất quang điện đặc biệt của chúng. Tuy nhiên, vấn đề ổn định của các tinh thể nano là một nút thắt cho ứng dụng thực tiễn của chúng. Trong nghiên cứu này, chúng tôi báo cáo một phương pháp đơn giản để tổng hợp một loạt các điểm lượng tử CsPbBr3 được sửa đổi bằng ligand phosphine với độ phát quang cao. Bằng cách giới thiệu các ligand phosphine hữu cơ, khả năng chịu đựng của các điểm lượng tử CsPbBr3 đối với ethanol, nước và ánh sáng UV đã được cải thiện đáng kể. Hơn nữa, các phim QD được sửa đổi bằng ligand phosphine được lắp đặt trên các bề mặt thủy tinh cho thấy độ phát quang và độ ổn định quang học vượt trội so với các phim dựa trên QD nguyên trạng.
Từ khóa
#perovskite #điểm lượng tử #ligand phosphine #CsPbBr3 #quang điện #ổn định quang họcTài liệu tham khảo
Protesescu, L.; Yakunin, S.; Bodnarchuk, M. I.; Krieg, F.; Caputo, R.; Hendon, C. H.; Yang, R. X.; Walsh, A.; Kovalenko, M. V. Nanocrystals of cesium lead halide perovskites (CsPbX3, X = Cl, Br, and I): Novel optoelectronic materials showing bright emission with wide color gamut. Nano Lett. 2015, 15, 3692–3696.
Wang, Y.; Li, X. M.; Song, J. Z.; Xiao, L.; Zeng, H. B.; Sun, H. D. Allinorganic colloidal perovskite quantum dots: A new class of lasing materials with favorable characteristics. Adv. Mater. 2015, 27, 7101–7108.
Swarnkar, A.; Chulliyil, R.; Ravi, V. K.; Irfanullah, M.; Chowdhury, A.; Nag, A. Colloidal CsPbBr3 perovskite nanocrystals: Luminescence beyond traditional quantum dots. Angew. Chem. 2015, 127, 15644–15648.
Akkerman, Q. A.; D–Innocenzo, V.; Accornero, S.; Scarpellini, A.; Petrozza, A.; Prato, M.; Manna, L. Tuning the optical properties of cesium lead halide perovskite nanocrystals by anion exchange reactions. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 10276–10281.
Nedelcu, G.; Protesescu, L.; Yakunin, S.; Bodnarchuk, M. I.; Grotevent, M. J.; Kovalenko, M. V. Fast anion-exchange in highly luminescent nanocrystals of cesium lead halide perovskites (CsPbX3, X = Cl, Br, I). Nano Lett. 2015, 15, 5635–5640.
Palazon, F.; di Stasio, F.; Akkerman, Q. A.; Krahne, R.; Prato, M.; Manna, L. Polymer-free films of inorganic halide perovskite nanocrystals as UV-to-white color-conversion layers in LEDs. Chem. Mater. 2016, 28, 2902–2906.
Yakunin, S.; Protesescu, L.; Krieg, F.; Bodnarchuk, M. I.; Nedelcu, G.; Humer, M.; de Luca, G.; Fiebig, M.; Heiss, W.; Kovalenko, M. V. Low-threshold amplified spontaneous emission and lasing from colloidal nanocrystals of caesium lead halide perovskites. Nat. Commun. 2015, 6, 8056.
Chen, X.; Hu, H. W.; Xia, Z. M.; Gao, W.; Gou, W. Y.; Qu, Y. Q.; Ma, Y. Y. CsPbBr3 perovskite nanocrystals as highly selective and sensitive spectrochemical probes for gaseous HCl detection. J. Mater. Chem. C 2017, 5, 309–313.
Swarnkar, A.; Marshall, A. R.; Sanehira, E. M.; Chernomordik, B. D.; Moore, D. T.; Christians, J. A.; Chakrabarti, T.; Luther, J. M. Quantum dot–induced phase stabilization of α-CsPbI3 perovskite for high-efficiency photovoltaics. Science 2016, 354, 92–95.
He, M.; Li, B.; Cui, X.; Jiang, B. B.; He, Y. J.; Chen, Y. H.; O’Neil, D.; Szymanski, P.; EI-Sayed, M. A.; Huang, J. S. et al. Meniscus-assisted solution printing of large-grained perovskite films for high-efficiency solar cells. Nat. Commun. 2017, 8, 16045.
Huang, H.; Chen, B. K.; Wang, Z. G.; Hung, T. F.; Susha, A. S.; Zhong, H. Z.; Rogach, A. L. Water resistant CsPbX3 nanocrystals coated with polyhedral oligomeric silsesquioxane and their use as solid state luminophores in all-perovskite white light-emitting devices. Chem. Sci. 2016, 7, 5699–5703.
Huang, S. Q.; Li, Z. C.; Wang, B.; Zhu, N. W.; Zhang, C. Y.; Kong, L.; Zhang, Q.; Shan, A. D.; Li, L. Morphology evolution and degradation of CsPbBr3 nanocrystals under blue light-emitting diode illumination. ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 7249–7258.
Wang, C. J.; Chesman, A. S. R.; Jasieniak, J. J. Stabilizing the cubic perovskite phase of CsPbI3 nanocrystals by using an alkyl phosphinic acid. Chem. Commun. 2017, 53, 232–235.
de Roo, J.; Ibáñez, M.; Geiregat, P.; Nedelcu, G.; Walravens, W.; Maes, J.; Martins, J. C.; van Driessche, I.; Kovalenko, M. V.; Hens, Z. Highly dynamic ligand binding and light absorption coefficient of cesium lead bromide perovskite nanocrystals. ACS Nano 2016, 10, 2071–2081.
Li, J. H.; Xu, L. M.; Wang, T.; Song, J. Z.; Chen, J. W.; Xue, J.; Dong, Y. H.; Cai, B.; Shan, Q. S.; Han, B. N. et al. 50–fold EQE improvement up to 6.27% of solution–processed all–inorganic perovskite CsPbBr3 QLEDs via surface ligand density control. Adv. Mater. 2017, 29, 1603885.
Li, Z. C.; Kong, L.; Huang, S. Q.; Li, L. Highly luminescent and ultrastable CsPbBr3 perovskite quantum dots incorporated into a silica/alumina monolith. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 8134–8138.
Pan, A. Z.; Wang, J. L.; Jurow, M. J.; Jia, M. J.; Liu, Y.; Wu, Y. S.; Zhang, Y. F.; He, L.; Liu, Y. General strategy for the preparation of stable luminous nanocomposite inks using chemically addressable CsPbX3 peroskite nanocrystals. Chem. Mater. 2018, 30, 2771–2780.
Tan, Y. S.; Zou, Y. T.; Wu, L. Z.; Huang, Q.; Yang, D.; Chen, M.; Ban, M. Y.; Wu, C.; Wu, T.; Bai, S. et al. Highly luminescent and stable perovskite nanocrystals with octylphosphonic acid as a ligand for efficient lightemitting diodes. ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 3784–3792.
Xuan, T. T.; Yang, X. F.; Lou, S. Q.; Huang, J. J.; Liu, Y.; Yu, J. B.; Li, H. L.; Wong, K. L.; Wang, C. X.; Wang, J. Highly stable CsPbBr3 quantum dots coated with alkyl phosphate for white light-emitting diodes. Nanoscale 2017, 9, 15286–15290.
Wu, L. Z.; Zhong, Q. X.; Yang, D.; Chen, M.; Hu, H. C.; Pan, Q.; Liu, H. Y.; Cao, M. H.; Xu, Y.; Sun, B. Q. et al. Improving the stability and size tunability of cesium lead halide perovskite nanocrystals using trioctylphosphine oxide as the capping ligand. Langmuir 2017, 33, 12689–12696.
Murray, C. B.; Norris, D. J.; Bawendi, M. G. Synthesis and characterization of nearly monodisperse CdE (E = sulfur, selenium, tellurium) semiconductor nanocrystallites. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 8706–8715.
Sun, L. F.; Bao, L.; Hyun, B. R.; Bartnik, A. C.; Zhong, Y. W.; Reed, J. C.; Pang, D. W.; Abruña, H. D.; Malliaras, G. G.; Wise, F. W. Electrogenerated chemiluminescence from PbS quantum dots. Nano Lett. 2009, 9, 789–793.
Panthani, M. G.; Stolle, C. J.; Reid, D. K.; Rhee, D. J.; Harvey, T. B.; Akhavan, V. A.; Yu, Y. X.; Korgel, B. A. CuInSe2 quantum dot solar cells with high open-circuit voltage. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 2030–2034.
Wang, W.; Feng, W. L.; Du, J.; Xue, W. N.; Zhang, L. L.; Zhao, L. L.; Li, Y.; Zhong, X. H. Cosensitized quantum dot solar cells with conversion efficiency over 12%. Adv. Mater. 2018, 30, 1705746.
Li, Y.; Zhao, L. L.; Du, Z. L.; Du, J.; Wang, W.; Wang, Y.; Zhao, L. J.; Cao, X. M.; Zhong, X. H. Metal–organic framework derived Co, N-bidoped carbons as superior electrode catalysts for quantum dot sensitized solar cells. J. Mater. Chem. A 2018, 6, 2129–2138.
Green, M. The nature of quantum dot capping ligands. J. Mater. Chem. 2010, 20, 5797–5809.
Liu, F.; Zhang, Y. H.; Ding, C.; Kobayashi, S.; Izuishi, T.; Nakazawa, N.; Toyoda, T.; Ohta, T.; Hayase, S.; Minemoto, T. et al. Highly luminescent phase-stable CsPbI3 perovskite quantum dots achieving near 100% absolute photoluminescence quantum yield. ACS Nano 2017, 11, 10373–10383.
Lu, C.; Li, H.; Kolodziejski, K.; Dun, C. C.; Huang, W. X.; Carroll, D.; Geyer, S. M. Enhanced stabilization of inorganic cesium lead triiodide (CsPbI3) perovskite quantum dots with tri-octylphosphine. Nano Res. 2018, 11, 762–768.
Wu, Y.; Wei, C. T.; Li, X. M.; Li, Y. L.; Qiu, S. C.; Shen, W.; Cai, B.; Sun, Z. G.; Yang, D. D.; Deng, Z. T. et al. In situ passivation of PbBr6 4− octahedra toward blue luminescent CsPbBr3 nanoplatelets with near 100% absolute quantum yield. ACS Energy Lett. 2018, 3, 2030–2037.
Li, X. M.; Wu, Y.; Zhang, S. L.; Cai, B.; Gu, Y.; Song, J. Z.; Zeng, H. B. CsPbX3 quantum dots for lighting and displays: Room-temperature synthesis, photoluminescence superiorities, underlying origins and white light-emitting diodes. Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 2435–2445.
Akkerman, Q. A.; Rainò, G.; Kovalenko, M. V.; Manna L. Genesis, challenges and opportunities for colloidal lead halide perovskite nanocrystals. Nat. Mater. 2018, 17, 394–405.
Zhang, X. Y.; Bai, X.; Wu, H.; Zhang, X. T.; Sun, C.; Zhang, Y.; Zhang, W.; Zheng, W. T.; Yu, W. W.; Rogach, A. L. Water-assisted size and shape control of CsPbBr3 perovskite nanocrystals. Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 3337–3342.
Huang, S. Q.; Li, Z. C.; Kong, L.; Zhu, N. W.; Shan, A. D.; Li, L. Enhancing the stability of CH3NH3PbBr3 quantum dots by embedding in silica spheres derived from tetramethyl orthosilicate in “waterless” toluene. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 5749–5752.
di Stasio, F.; Christodoulou, S.; Huo, N. J.; Konstantatos, G. Near-unity photoluminescence quantum yield in CsPbBr3 nanocrystal solid-state films via postsynthesis treatment with lead bromide. Chem. Mater. 2017, 29, 7663–7667.