1.【導讀】
高光致發光量子產率（PLQY）的鈣鈦礦藍光和綠光發光器是目前固態照明和彩色顯示領域的研究前沿。雖然共價半導體（如Si、開年Zn共摻雜的料牛GaN）的PLQY值可以達到90%，但共價半導體需要高純度，鈣鈦礦并依賴接近1000℃溫度下的開年高溫固態合成。作為替代品，料牛離子鹵化物鈣鈦礦因其高光吸收系數、鈣鈦礦可調帶隙、開年高缺陷容限以及高效光致和電致發光而受到廣泛關注。料牛最近研究表明，鈣鈦礦鹵化物鈣鈦礦的開年光電特性源于晶體結構中的[MX6]n?基元（其中M是金屬陽離子，X 是料牛鹵化物陰離子），并且可以被用于發光探索。鈣鈦礦其中，開年具有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苛合成條件；另一方面，制備的樣品極易含有雜質。
2.【成果掠影】
基于以上研究背景，美國加州大學洛杉磯分校楊培東教授（通訊作者）等人通過鉿（Hf）和鋯（Zr）鹵化物八面體團簇的超分子組裝，展示了近乎統一PLQY的藍色和綠色發射。高發光的鹵化物鈣鈦礦粉末可以在低溫有機溶液中進行合成，并且具有優異的溶液加工性，可以用于薄膜顯示器和自發光3D打印。相關研究成果以“Supramolecular assembly of blue and green halideperovskites with near-unity photoluminescence”為題發表在2024年第一期Science期刊上。
3.【核心創新點】
- 通過超分子自組裝策略，實現了鹵化物鈣鈦礦近乎統一PLQY的藍光和綠光發射。
- 高發光的鈣鈦礦粉末可以低溫溶液合成，并具有優異的溶液加工性。
4.【數據概覽】
圖1.[HfBr6]2-離子八面體結構。? 2024 AAAS
圖2. 藍光(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.高發射藍色和綠色半導體油墨的溶液可加工性和顯示應用。? 2024 AAAS
圖5.藍綠雙色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）八面體團簇的超分子組裝策略，高純的鈣鈦礦粉末可以通過低溫溶液合成得到，打破了以往高溫固態合成和含有較多雜質的限制。得到的鹵化物鈣鈦礦具有近乎統一的PLQY高光發射，藍光發射PLQY可達到96.2%，綠光發射PLQY為82.7%。并且，這些高發光的鈣鈦礦粉末可以在環境條件下進行溶液加工，在制備的薄膜顯示器和3D打印自發光器件中仍能保持高的PLQY。本研究為鹵化物鈣鈦礦高發光材料的制備研究提供了重要借鑒，有力推動了相關材料在固態照明和彩色顯示領域的實際應用。
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。
