1. JMCA: 原位Yb摻雜穩定的CsPbI3鈣鈦礦量子點太陽能電池
膠體鈣鈦礦量子點(QD)展現出光電應用的獨特機會。這是由于它們優異的光學和光伏特性以及成分可調性。目前,只有有限數量的工作將QD合成優化與相關器件性能相關聯。
近日,蘇州大學Wanli Ma研究團隊通過在合成期間進行原位Yb摻雜,成功地合成了CsPbI3 QD并顯示出改善的光電性質。實驗結果表明,Yb3 +鑭系元素陽離子可有效減少表面和晶格空位引起的缺陷和陷阱狀態。該結果有助于改善QD光致發光量子產率(PLQY),材料結晶度,熱穩定性和載流子傳輸。采用最佳Yb摻雜的CsPbI3 QD的太陽能電池實現了13.12%的最佳功率轉換效率(PCE),并且在環境條件下顯示出顯著改善的儲存穩定性。這些結果表明,原位摻雜具有改善鈣鈦礦QD質量的巨大潛力。這種方法可以為基于量子點的太陽能電池技術的突破提供新的途徑。
Shi, J. Ma, W. et al. Efficient and Stable CsPbI3 Perovskite Quantum Dots Enabled by in-situ Ytterbium Doping for Photovoltaic Application. JMCA 2019.
DOI: 10.1039/C9TA07143A
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta07143a#!divAbstract
2. 黃維院士&王建浦Nat. Commun.: 具有高能量轉換效率、穩定且明亮的甲脒基鈣鈦礦發光二極管
可溶液加工的鈣鈦礦顯示出高發射性和良好的電荷傳輸性,使其對具有高能量轉換效率的低成本發光二極管(LED)具有吸引力。盡管器件的效率得到了很大的提高,但鈣鈦礦LED的穩定性仍然是一個主要障礙。
近日,南京工業大學黃維院士、王建浦教授通過優化甲脒碘化鉛薄膜,制備了具有高能量轉換效率的穩定且明亮的鈣鈦礦LED。該LED顯示出10.7%的能量轉換效率,并且通過控制前體溶液的濃度,外部量子效率為14.2%而沒有外耦合增強。該器件在300 mA cm-2的電流密度下顯示出低效率滾降,即8.3%的能量轉換效率和14.0%的外部量子效率,使該器件比在高電流密度的最先進的有機和量子點LED更高效。此外,在100mA cm-2的電流密度下,具有芐胺處理的器件的半衰期為23.7小時,與近紅外有機LED的壽命相當。
Miao, Y. Huang, W. Wang, J. et al. Stable and bright formamidinium-based perovskite light-emitting diodes with high energy conversion efficiency. Nat. Commun. 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-11567-1
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11567-1
3. 唐江AOM: 半導體量子點嵌入式無機玻璃:制造,發光性能和潛在應用
量子點(QD) - 嵌入式無機玻璃將QD的出色發光特性與玻璃的化學,機械和熱穩定性相結合,克服了QD的不穩定瓶頸,并促進了其廣泛和耐用的應用,如非線性光學器件,發光, 摻入玻璃中的典型QD包括IIB-VIA(例如,ZnO,CdSe),IVB-VIA(例如,PbS)和鹵化物鈣鈦礦(CsPbBr3等)QD。
近日, 華中科技大學唐江教授研究團隊討論了量子點在玻璃中的制備方法和生長動力學,接著總結了IIB-VIA,IVB-VIA和鹵化鈣鈦礦QD嵌入式玻璃的光學性質和應用探索。 最后,提出了克服這些玻璃在最終應用中所面臨的主要挑戰的研究方向。
Xia M. Tang, J. et al. Semiconductor Quantum Dots‐Embedded Inorganic Glasses: Fabrication, Luminescent Properties, and Potential Applications. AOM 2019.
DOI: 10.1002/adom.201900851
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adom.201900851
4. JACS:用于標記和成像單個RNA的量子點納米信標
在活細胞中對RNA進行檢測和成像是目前研究的一大熱點,同時也面臨著諸多挑戰,特別是對活細胞中單個RNA進行檢測和成像往往更加困難。中科院武漢病毒研究所崔宗強和武漢大學何治柯教授合作,通過一鍋水熱法,將黑洞猝滅基團(BHQ1)和硫代磷酸修飾的DNA精確地偶聯到CdTe:Zn2+ 量子點(QDs)上,構建了一種價態可控的納米信標。
實驗發現,使用僅偶聯有一個DNA的納米信標去標記和檢測活細胞中低豐度的核酸,可在活細胞中對單個HIV-1 RNA進行檢測和成像。而將被該QDs納米信標標記的HIV-1基因組RNA封裝在子代病毒顆粒中,則可以用來跟蹤和研究單個病毒的脫殼過程。因此,這一研究也為核酸的標記和高靈敏度成像提供了一個新的平臺。
Yingxin Ma, Guobin Mao, Weiren Huang, Zhike He, Zongqiang Cui. Quantum Dot Nanobeacons for Single RNA Labeling and Imaging. Journal of the American Chemical Society. 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b04659
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b04659
5. AFM: EQE 0.31%,2D深藍色鈣鈦礦納米片二極管
Ruddlesden-Popper鈣鈦礦(PEA)2PbBr4(PEA = C8H9NH3)是一種穩定且廉價的材料,具有寬帶隙和窄帶發射。這些特性使其成為深藍色發光二極管(LED)的潛在候選者。然而,由于弱的激子結合能,基于鈣鈦礦薄膜的LED通常具有<0.03%的非常低的外量子效率(EQE)。近日,蘇州大學Xiujuan Zhang、Jiansheng Jie首次展示了基于2D(PEA)2PbBr4納米片(NP)的高性能深藍色LED的構建。制備的(PEA)2PbBr4 NPs膜在410nm處顯示深藍色發射,在環境條件下具有優異的穩定性。
令人印象深刻的是,基于(PEA)2PbBr4 NPs薄膜的LED可提供明亮的深藍色發光,最大亮度為147.6 cd m-2,高EQE高達0.31%,這代表了最高效,最亮的深藍色鈣鈦礦LED 。此外,在≈60%相對濕度下,LED在超過1350分鐘內保持其效率的80%以上。穩定而明亮的深藍色LED可用作激發光源以實現白光發射,這顯示出光通信的可能性。這項工作為將鈣鈦礦開發成高效和深藍色LED用于低成本光源和光通信提供了空間。
Deng, W. Zhang, X. Jie, J. et al. 2D Ruddlesden–Popper Perovskite Nanoplate Based Deep-Blue Light-Emitting Diodes for Light Communication. AFM 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201903861
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201903861
6. 化學所AM: 高效單組分有機發光晶體管
高性能有機發光晶體管(OLET)的構建仍然具有挑戰性。化學所Huanli Dong和Wenping Hu團隊將兩種優異的高遷移率發光有機半導體,DPA和dNaAnt引入到OLET。通過優化器件幾何結構以實現平衡雙極高效電荷傳輸,并使用高質量DPA和dNaAnt單晶作為有源層,成功制造出高效率的單組分OLET,并在p-和n-傳導通道顯示出強且空間可控的光發射,以及高外部量子效率(EQE)的輸出。
當前DPA-OLET,dNaAnt-OLET器件中獲得的EQE值分別接近1.61%和1.75%。此外,對于基于DPA和dNaAnt的OLET,也分別實現1210和3180 cd m-2的高亮度,電流密度高達1.3和8.4 kA cm-2。該研究證明了高遷移率發光有機半導體在下一代高性能單組分OLET及其相關有機集成電光器件的快速發展中的巨大潛在應用。
Qin, Z., Gao, H., Liu, J., Zhou, K., Li, J., Dang, Y., Huang, L., Deng, H., Zhang, X., Dong, H., Hu, W., High‐Efficiency Single‐Component Organic Light‐Emitting Transistors. Adv. Mater. 2019, 1903175.
DOI: 10.1002/adma.201903175