1. AM綜述:精確設計具有高性能的聚集誘導發光體
精確設計出具有理想性能的熒光分子是目前研究的一項熱點。而在不同類型的光學活性材料中,具有聚集誘導發光性能的的發光體(AIEgens)在過去二十年得到了迅猛的發展。在單個分子狀態下,AIEgens的發光效率幾乎可以忽略不計,而在聚合態下它可以發出明高的光,這一有別于傳統的熒光染料的性能使得AIEgens得到了廣泛的多學科應用。
新加坡國立大學劉斌教授團隊通過列舉具體的例子,對設計具有理想性質的AIEgens分子的原理及構效關系進行了綜述;并介紹了AIEgens在生物醫學診療、光電器件、刺激響應型智能材料和等前沿領域中的應用。
Shidang Xu, Bin Liu. et al. Precise Molecular Design for High-Performance Luminogens with Aggregation-Induced Emission. Advanced Materials. 2019
DOI: 10.1002/adma.201903530
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903530
2. Kovalenko最新ACS Energy Lett.:高效藍綠光的鈣鈦礦納米晶LED
CsPbX3NCs是一種新興的無機光源,其覆蓋整個可見光譜范圍。盡管最近幾年CsPbX3 NC的綠色和紅色電致發光進展迅速,但藍色對應物的發展仍然停滯不前。事實證明,控制CsPbX3 NC的表面狀態是控制電荷注入效率和降低阱密度的主要因素。
盡管已知十二烷基二甲基鹵化銨(DDAX,X = Br,Cl)在合成后應用時可改善CsPbX3NC的發光,但它們并未直接用作這些NC合成中的唯一長鏈銨配體。Maksym V. KovalenkoMaryna和 I. Bodnarchuk團隊報道了DDAX穩定的CsPbX3 NC的簡便直接合成。然后,制備了藍色和綠色發光二極管,其特征是在463-515 nm處有電致發光,綠色的外部量子效率為9.80%,天藍色的外部量子效率為4.96%,深藍色光譜區的外部量子效率為1.03%。
Direct Synthesis of Quaternary Alkylammonium Capped Perovskite Nanocrystals for Efficient Blue and Green Light-Emitting Diodes,ACS Energy Lett.2019
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.9b01915
3. Angew.: 具有多個光致發光中心的混合金屬鹵化物
對于同時包含兩個或多個鹵代金屬陰離子的固態金屬鹵化物化合物領域知之甚少。北京科技大學Zhiguo Xia和蘇黎世聯邦理工學院Maksym V. Kovalenko團隊報道發現了一個新的金屬鹵化物簇組裝化合物,(C9NH20)9 [Pb3Br11](MnBr4)2,其特征是明顯不同的陰離子多面體,即稀有的鹵化鉛簇[Pb3Br11]5-和[MnBr4]2-。
根據其多元零維(0D)結構,發現該化合物包含兩個不同的發射中心565 nm和528 nm,這歸因于自陷激子和4D-6A1躍遷的形成。分別為Mn2+離子。這些發射帶的光譜相互作用受激發波長和溫度支配,提出了兩個中心之間可能的交換機制。基于(C9NH20)9 [Pb3Br11](MnBr4)2在光和熱下的高耐久性以及在450 nm藍光激發下49.8%的高光致發光量子產率(PLQY),制作了發光二極管(WLED),展示了其在背光應用中的潛力。
Xia, Z. , Li, M. , Zhou, J. , Zhou, G. , Molokeev, M. , Zhao, J. , Morad, V. and Kovalenko, M. (2019), Hybrid Metal Halides with Multiple Photoluminescence Centers. Angew. Chem. Int. Ed..
DOI: 10.1002/anie.201911419.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201911419?af=R
4. AM: 基于III氮化物半導體的混合光發射器和日盲紫外雪崩光電二極管
在過去的二十年中,基于III族氮化物半導體的光電子器件領域已經取得了顯著進步。就可見光-紫外光譜范圍內的光子學應用而言,III族氮化物是最有前途的材料之一。例如,新興的基于氮化鎵(GaN)的微發光二極管(LED)技術可用于高分辨率顯示,而UV光檢測則可用于環境監測,健康和醫療應用。近日,南京大學Bin Liu研究團隊通過光刻和納米壓印圖案技術將II–VI量子點集成在一起的微型/納米混合LED,實現了高性能的紅色/綠色/藍色和白色發射。
因此,等離子納米激光器是使用金屬氧化物半導體結構設計和制造的,其中強的表面等離子極化耦合可從可見光到紫外可調光譜范圍的低激發閾值的情況下產生有效的激光。此外,該團隊還通過偏振工程技術,實現了高性能具有單獨吸收和倍增結構的AlGaN UV日盲雪崩光電二極管(APD)。這些APD可提供高達1.6×105的創紀錄的高雪崩增益。納米/微型LED,納米激光和APD的這些最新進展可以揭示III型氮化物在前沿應用中的新興功能。
Liu, B. et al. Hybrid Light Emitters and UV Solar‐Blind Avalanche Photodiodes based on III‐Nitride Semiconductors. AM 2019.
DOI: 10.1002/adma.201904354
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201904354
5. 上海交大JPCC: 最高效溴基鈣鈦礦納米片藍色(469 nm)發光二極管
二維膠體鈣鈦礦納米片(NPL)由于其大的激子結合能和精確可調的厚度而成為最有希望的候選藍色發射體之一。然而,其缺乏高發射效率和穩定的鈣鈦礦NPL的技術限制了高效鈣鈦礦NPL基光電器件的成功開發。近日,上海交大李良使用短鏈鹵化物離子對配體增強鈣鈦礦NPLs的光致發光量子產率(PLQY)和改善其穩定性。
得益于短鏈配體處理,鈣鈦礦型NPL薄膜的電導率和載流子注入也得到了顯著改善,其藍光(469 nm)器件峰值外部量子效率(EQE)為1.42%,是基于膠體的純溴鈣鈦礦NPLs發光二極管(LED)的最高效率。
Zhang, C. Li, L. et al. Surface Ligand Engineering toward Brightly Luminescent and Stable Cesium Lead Halide Perovskite Nanoplatelets for Efficient Blue Light-Emitting Diodes. JPCC 2019.
DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b09034
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.jpcc.9b09034
6. Kovalenko最新ACS Nano: 穩定的很!無機殼層保護鹵化鈣鈦礦納米晶
合成明亮而穩定的量子點的常規策略是產生外延匹配的核/殼異質結構,以減輕深陷阱態的存在。由于其動態表面和低熔點,這種思維方式是與鹵化鈣鈦礦納米晶體(LHP NCs)不兼容的。然而,對于在發光器件中LHP NCs仍要求提高其化學穩定性。Maksym V. Kovalenko團隊提出了一種方法,利用LHP NCs的離子晶格和獨特的耐缺陷結構來制備非外延鹽殼型異質結構。這些異質結構能夠使其免受環境的影響,同時保持其結構優異的光學性能和增加的散射,以提高輸出耦合效率。
為此,首先通過將LHP的異質成核到微晶載體(例如堿金屬鹵化物)的表面上來合成錨定的LHP NCs。第一步使LHP NC穩定下來,防止進一步合并,這使它們可以通過兩親性Na和Br前體在非極性介質中的表面介導反應,被額外的無機殼覆蓋。這些無機殼保護的NC@載體復合物(NCC)對極性有機溶劑(例如γ-丁內酯,乙腈,N-甲基吡咯烷酮和三甲胺)的化學穩定性大大提高。表現出高的熱穩定性,在高達120°C的溫度下PL強度可逆地下降不超過40%;并提高了與各種紫外線固化樹脂的相容性。
Dirin, D. N., Benin, B. M., Yakunin, S., Krumeich, F., Raino, G., Frison, R. & Kovalenko, M. V. Microcarrier-Assisted Inorganic Shelling of Lead Halide Perovskite Nanocrystals. ACS Nano, 2019
DOI: 10.1021/acsnano.9b05481 (2019).
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.9b05481
7. 黃維&王建浦&王娜娜AM綜述: 高性能MQW鈣鈦礦發光二極管
基于溶液處理的金屬鹵化物鈣鈦礦的發光二極管(LED)在節能照明和顯示器中顯示出巨大的應用潛力。 多量子阱(MQW)鈣鈦礦同時具有高的光致發光量子效率和良好的薄膜形貌和穩定性,使其對高性能鈣鈦礦LED具有高的吸引力。 近日,南京工業大學王娜娜、黃維、王建浦回顧了MQW鈣鈦礦的優點以及MQW鈣鈦礦LED的進展。 還討論了鈣鈦礦LED的挑戰和未來發展方向。
Wang, N. Huang, W. Wang, J et al. Multiple‐Quantum‐Well Perovskites for High‐Performance Light‐Emitting Diodes. AM 2019.
DOI: 10.1002/adma.201904163
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201904163
8. Nat. Commun.: 摻雜銅的膠體量子點中聲子瓶頸的觀察
熱電子可以極大地提高太陽能電池的效率,并使對能量要求很高的光化學反應敏感。通過電子-聲子散射,典型半導體中熱電子的亞皮秒級帶內冷卻已經阻礙了有效的熱電子器件。預計半導體量子點將表現出熱電子弛豫的“聲子瓶頸”,因為它們的量子限制電子將非常低效地耦合到聲子。然而,典型的硒化鎘點仍表現出亞皮秒級的熱電子冷卻,可能通過俄歇式過程繞過了聲子瓶頸,從而將過多的熱電子能量轉移到空穴中。
近日,中國科學院大連化學物理研究所Kaifeng Wu證明了由于銅摻雜劑捕獲的飛秒空穴,這種冷卻機制可以在摻銅硒化鎘膠體量子點中得到抑制。研究人員觀察到1Pe熱電子的壽命約為8.6皮秒,比相同尺寸的無摻雜點(約0.25皮秒)長30倍以上。
Wang, L. Wu, K. et al. Observation of a phonon bottleneck in copper-doped colloidal quantum dots. Nat. Commun. 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-12558-y