提高钙钛矿薄膜稳定性和光学性能的新方法

钙钛矿led (PeLEDs)是一种新兴的发光技术，具有制造成本低、光质量高和能源效率高的优点。金属卤化物(指金属与氯、溴或碘的化合物)钙钛矿由于其具有饱和发射色和易调色等优异的光学性能，近年来作为一种有前景的溶液处理led材料受到了广泛关注。

特别是，基于无机铯离子的钙钛矿，即CsPbX3(其中X可以是氯、溴和碘)，与有机-无机“杂化”金属卤化物钙钛矿相比，表现出更好的热稳定性和化学稳定性，从而可能为高性能led提供合理的操作稳定性。但以往的无机pelds由于钙钛矿晶粒尺寸较大，其电致发光性能较差。

现在，中国城市大学和上海大学的一个研究团队已经开发出一种高效的制备方法，使无机钙钛矿薄膜的性能和稳定性大大提高。他们的发现发表在科学杂志《自然通讯》的最新一期(2019年10月665日)上，题为“三氟醋酸盐诱导小颗粒CsPbBr3钙钛矿薄膜产生高效稳定的发光器件”。

研究团队发现，在一步溶液涂层中使用三氟乙酸铯(TFA)作为铯源，而不是常用的溴化铯(CsBr)，可以快速结晶小晶粒CsPbBr3钙钛矿晶体，形成光滑无针孔的钙钛矿薄膜。这是因为CsPbX3前驱体溶液中TFA-阴离子与Pb2+阳离子的相互作用，大大提高了钙钛矿薄膜的结晶速度，抑制了表面缺陷。

结果，该团队成功地制造出了基于这些薄膜的高效稳定的绿色peled，最大电流效率为32.0 cd a -1，对应的外部量子效率为10.5%——这一水平在现有的peled中被普遍认为是令人满意的。

更重要的是，基于这些薄膜的全无机钙钛矿led显示了创纪录的使用寿命。在初始亮度为100 cd m-2时，其半衰期超过250小时，与csbr衍生的PeLED相比，其工作寿命提高了17倍。

“我们的研究表明，通过简单的晶界优化，高颜色纯度和低成本的全无机卤化铅钙钛矿薄膜可以开发成高效稳定的led，”城市大学光子材料讲座教授安德烈·罗格奇(Andrey Rogach)说，他是该论文的通信作者之一。

他补充说:“我预见到这类薄膜具有巨大的应用潜力，因为它们易于制造，而且可以通过印刷轻松沉积，以实现各种光电器件。”

该论文的另一位通信作者是上海大学的杨旭勇教授。第一作者是上海大学的王浩然和曾在城市大学做访问研究员、现在吉林大学做博士后的张晓宇。

审核编辑：汤梓红