提高钙钛矿薄膜稳定性和光学性能的新方法

金属卤化物钙钛矿被认为是用于发光器件(LED)的下一代材料。最近由香港城市大学(CityU)科学家共同领导的一项联合研究开发出一种新的高效制造方法，用于生产具有更好光学性能和稳定性的全无机钙钛矿薄膜，从而实现高色纯度的开发和低成本的钙钛矿LED，具有高使用寿命。

钙钛矿LED(PeLED)是一种新兴的发光技术，具有制造成本低，光质量高和能效高的优点。金属卤化物(意指具有氯，溴或碘的金属化合物)钙钛矿最近作为用于溶液处理的LED的有希望的材料由于其优异的光学性质(例如饱和发光颜色和容易的颜色可调性)而引起了很多关注。

特别是，与有机 - 无机“杂化”金属卤化物钙钛矿相比，基于无机铯阳离子的钙钛矿，即CsPbX3(其中X可以是氯，溴和碘)表现出更好的热稳定性和化学稳定性，因此可以为具有合理操作稳定性的高性能LED。但是之前的无机PeLED由于其大的钙钛矿晶粒尺寸而表现出相对差的电致发光性能。

现在，CityU和中国大陆上海大学的一组研究人员已经开发出一种高效的制造方法，可以制造出光滑的无机钙钛矿薄膜，并且具有显着的性能和稳定性。他们的研究结果发表在最新一期(2019,10,665 )的科学杂志“ 自然通讯”上，标题为“三氟乙酸盐诱导的小颗粒CsPbBr3钙钛矿薄膜，可生成高效稳定的发光器件”。

该团队发现，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)，可以快速结晶小颗粒CsPbBr3钙钛矿晶体，形成光滑和针孔 - 免费的钙钛矿薄膜。这是因为TFA-阴离子与CsPbX3前体溶液中的Pb2 +阳离子的相互作用极大地改善了钙钛矿薄膜的结晶速率并抑制了表面缺陷。

因此，该团队已成功制造出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，相当于10.5%的外部量子效率 - 这一水平通常被认为是令人满意的PeLEDs。

更重要的是，基于这些薄膜的全无机钙钛矿LED显示出了创纪录的使用寿命。它们在初始亮度为100cdm-2时具有超过250小时的半衰期，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，通过简单优化晶界，可以将高色纯度和低成本的全无机卤化铅钙钛矿薄膜发展成高效稳定的LED，”光子材料主席教授Andrey Rogach说。城大，是该论文的通讯作者之一。

“我预见到这种薄膜具有显着的应用潜力，因为它们易于制造，并且可以通过印刷轻松沉积以实现各种光电器件，”他补充道。

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