1.【導(dǎo)讀】

高光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）的鈣鈦礦藍(lán)光和綠光發(fā)光器是目前固態(tài)照明和彩色顯示領(lǐng)域的研究前沿。雖然共價(jià)半導(dǎo)體（如Si、開(kāi)年Zn共摻雜的料牛GaN）的PLQY值可以達(dá)到90%，但共價(jià)半導(dǎo)體需要高純度，鈣鈦礦并依賴接近1000℃溫度下的開(kāi)年高溫固態(tài)合成。作為替代品，料牛離子鹵化物鈣鈦礦因其高光吸收系數(shù)、鈣鈦礦可調(diào)帶隙、開(kāi)年高缺陷容限以及高效光致和電致發(fā)光而受到廣泛關(guān)注。料牛最近研究表明，鈣鈦礦鹵化物鈣鈦礦的開(kāi)年光電特性源于晶體結(jié)構(gòu)中的[MX₆]^n?基元（其中M是金屬陽(yáng)離子，X 是料牛鹵化物陰離子），并且可以被用于發(fā)光探索。鈣鈦礦其中，開(kāi)年具有Hf⁴⁺或Zr⁴⁺中心的料牛八面體，特別是[HfBr₆]^2-和[ZrBr₆]^2-八面體很少被研究。一方面，Hf⁴⁺和Zr⁴⁺金屬中心在A₂MX₆相中具有極大的空氣和濕度敏感性，需要高溫條件下的嚴(yán)苛合成條件；另一方面，制備的樣品極易含有雜質(zhì)。

2.【成果掠影】

基于以上研究背景，美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校楊培東教授（通訊作者）等人通過(guò)鉿（Hf）和鋯（Zr）鹵化物八面體團(tuán)簇的超分子組裝，展示了近乎統(tǒng)一PLQY的藍(lán)色和綠色發(fā)射。高發(fā)光的鹵化物鈣鈦礦粉末可以在低溫有機(jī)溶液中進(jìn)行合成，并且具有優(yōu)異的溶液加工性，可以用于薄膜顯示器和自發(fā)光3D打印。相關(guān)研究成果以“Supramolecular assembly of blue and green halideperovskites with near-unity photoluminescence”為題發(fā)表在2024年第一期Science期刊上。

3.【核心創(chuàng)新點(diǎn)】

1. 通過(guò)超分子自組裝策略，實(shí)現(xiàn)了鹵化物鈣鈦礦近乎統(tǒng)一PLQY的藍(lán)光和綠光發(fā)射。
2. 高發(fā)光的鈣鈦礦粉末可以低溫溶液合成，并具有優(yōu)異的溶液加工性。

4.【數(shù)據(jù)概覽】

圖1.[HfBr₆]^2-離子八面體結(jié)構(gòu)。? 2024 AAAS

圖2. 藍(lán)光(18C6@K)₂HfBr₆粉末PLQY 為96.2%，綠光(18C6@K)₂ZrCl₄Br₂粉末PLQY為82.7%。? 2024 AAAS

圖3. (18C6@K)₂HfBr₆和(18C6@K)₂ZrCl₄Br₂的光物理分析。? 2024 AAAS

圖4.高發(fā)射藍(lán)色和綠色半導(dǎo)體油墨的溶液可加工性和顯示應(yīng)用。? 2024 AAAS

圖5.藍(lán)綠雙色3D打印。? 2024 AAAS

5.【成果啟示】

綜上，本工作中作者提出了一種鹵化物鈣鈦礦（鹵化鉿和鹵化鋯）八面體團(tuán)簇的超分子組裝策略，高純的鈣鈦礦粉末可以通過(guò)低溫溶液合成得到，打破了以往高溫固態(tài)合成和含有較多雜質(zhì)的限制。得到的鹵化物鈣鈦礦具有近乎統(tǒng)一的PLQY高光發(fā)射，藍(lán)光發(fā)射PLQY可達(dá)到96.2%，綠光發(fā)射PLQY為82.7%。并且，這些高發(fā)光的鈣鈦礦粉末可以在環(huán)境條件下進(jìn)行溶液加工，在制備的薄膜顯示器和3D打印自發(fā)光器件中仍能保持高的PLQY。本研究為鹵化物鈣鈦礦高發(fā)光材料的制備研究提供了重要借鑒，有力推動(dòng)了相關(guān)材料在固態(tài)照明和彩色顯示領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。

原文詳情：Zhu, et al. Supramolecular assembly of blue and green halide perovskites with near-unity photoluminescence, Science (2024). https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi4196。