纳米晶
分类
表面
从光谱随时间的变化(图2a-c)可以发现,在反应初期PEA的添加能够加快FAPbBr₃纳米晶的结晶速度,随后PEA会作为短链胺配体吸附在钙钛矿纳米晶的表面,阻碍纳米晶进一步长大。
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核磁共振(图3a)和X射线光电子能谱(图3b)测试结果显示,PEA和3-F-PEA最终都会作为短链配体,吸附在FAPbBr₃纳米晶的表面。
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热致荧光淬灭效应
提出的配体调控策略成功抑制了FAPbBr₃纳米晶的热致荧光淬灭效应,使其在380K时仍能保持室温荧光强度的90%。
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溶液
(b)不同PEA添加量时钙钛矿纳米晶溶液的吸收和PL光谱。
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和3-F-PEA纳米晶
(b-d)在不同温度下,原始纳米晶、PEA纳米晶和3-F-PEA纳米晶薄膜的PL衰减曲线。
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(c)基于原始纳米晶、PEA纳米晶和3-F-PEA纳米晶的单空穴器件的电流密度-电压曲线。
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(d-f)原始纳米晶、PEA纳米晶和3-F-PEA纳米晶薄膜的原子力显微镜(AFM)图像。
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图4a所示为原始纳米晶、PEA纳米晶和3-F-PEA纳米晶薄膜在温度从T=300K升高到400K时的PL强度变化。
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此外,从原子力显微镜图像(图d-f)可以看出,基于PEA纳米晶和3-F-PEA纳米晶的钙钛矿薄膜具有更低的表面粗糙度,表明它们都具有较好的成膜性。
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效果
同时,PEA纳米晶(PEANCs)和3-F-PEA纳米晶(3-F-PEANCs)的缺陷密度相较于原始的FAPbBr₃纳米晶(PristineNCs)都有所降低(图3c)。
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华南理工陈江山/马东阁等:纯绿光钙钛矿纳米晶有效抑制热致荧光淬灭华南理工陈江山/马东阁等:纯绿光钙钛矿纳米晶有效抑制热致荧光淬灭精选
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这不仅提高了FAPbBr₃纳米晶的荧光量子产率,还有效抑制了热致荧光淬灭效应,从而解决了钙钛矿纳米晶在温度升高时发光性能急剧下降的问题。
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进一步研究发现,短链配体的引入提高了FAPbBr₃纳米晶的热活化能(图4f),增大了纳米晶体相和表面的势垒(图4g,h),并抑制了晶格热振动(图4i),因此改善了FAPbBr₃纳米晶的热致荧光淬灭问题。
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采用这种配体调控方法,合成出了具有均匀晶粒尺寸的高质量FAPbBr₃纳米晶,有效抑制了钙钛矿纳米晶薄膜的热致荧光淬灭效应。
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然而,钙钛矿纳米晶特别是室温法合成的纳米晶存在严重的热致荧光淬灭问题,在温度升高时钙钛矿纳米晶的发光强度会急剧下降,这种荧光淬灭效应会严重影响器件在实际应用中的发光性能,是钙钛矿纳米晶发光材料亟待解决的难题之一。
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原始纳米晶薄膜的发光随着温度的升高逐渐减弱,380K时的PL强度降至其在300K初始值的65%。
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图4a所示为原始纳米晶、PEA纳米晶和3-F-PEA纳米晶薄膜在温度从T=300K升高到400K时的PL强度变化。
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