發光材料已成為人們日常生活中不可缺少的材料，被廣泛地用在各種顯示、照明、光電探測器和醫療等領域。同時，隨著時代的進步，人們對發光材料的發光性能提出了更高的要求。比如，在顯示領域，具有高顯色指數、廣色域、低功耗以及低成本的顯示器受到大家的青睞。這也直接導致了新一代顯示技術OLED/QLED備受關注，商業化進程不斷在提速。
近一周以來，最耀眼的顏色屬于藍色！藍色鈣鈦礦納米晶！藍色鈣鈦礦LED！
《光學材料與器件》周刊對一周內光學材料領域方面的重要進展進行精煉總結，給廣大研究者提供第一時間的文獻簡報（以最少的時間跟蹤最前沿的研究動態）。
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1. JACS:氯化物插入固定，藍光鈣鈦礦LED更穩、更亮！
光譜穩定性、光譜寬化和器件穩定性是藍色鈣鈦礦LED急需解決的問題。鑒于此，近日，多倫多大學Edward H.Sargent等人通過氯化物插入固定的方法實現了具有窄帶（線寬18 nm）和光譜穩定（無波長偏移）的藍色鈣鈦礦LED。
本文要點:
1）在溴基鈣鈦礦的基礎上，采用有機氯化物進行動態處理，將氯化物插入并原位固定以使藍移并穩定光譜。
2）天藍色LED （489 nm）的亮度超過5100 cd / m2，在1500 cd / m2條件下的半衰期為51分鐘。
3）通過器件結構的優化，479 nm處的EQE提升到了5.2％，在100 cd / m2時的半衰期為90分鐘。
Dongxin Ma, et al. ChlorideInsertion–ImmobilizationEnables Bright, Narrowband, and Stable Blue-Emitting Perovskite Diodes. JACS2020.
DOI:10.1021/jacs.9b12323
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b12323
2. Chem. Mater.: 苯磺酸鹽合成CsPbBrxCl3–x材料用于藍光二極管
對鈣鈦礦納米材料進行簡單的界面有機配體修飾是產生接近100 %熒光量子效率的重要方法。因此對有機配體分子的設計是調節鈣鈦礦納米材料熒光量子效率的重要因素。有機胺（油胺）、有機酸（油酸）在鈣鈦礦納米粒子的合成中是效果比較好的有機分子，但是它們在納米粒子的清洗和純化過程中容易被消除。雙性配體（zwitterionic ligand）分子用于鈣鈦礦表面配體，展現了不易消除的效果，經過多次清洗，依然能展現90 %的量子效率。武漢理工大學王濤等人通過加入對甲苯磺酸四丁銨（tetrabutylammoniump-toluenesulfonate, TBSA）雙性配體，對合成的鈣鈦礦納米晶中的Br和Cl含量進行調控。
本文要點：
1）選擇十二烷基苯磺酸（dodecylbenzenesulfonic acid (DSA)）和對甲苯磺酸鈉（sodium p-toluenesulfonate(SSA)）對鈣鈦礦進行配體交換研究。發現單獨的磺酸根無法實現鹵離子的交換，驗證了SDSA中的陰、陽離子共同作用是實現鹵元素配體交換的重要原因。
2）通過TBSA處理作用（鈍化作用和磺酸鹽的離子化能力），熒光量子效率由7 %提高至81 %。所制備的藍光PeLED展現2.6%的外量子效率。
FanghaoYe，et al.Spectral Tuning of Efficient CsPbBrxCl3–x Blue Light-Emitting Diodes viaHalogen Exchange Triggered by Benzenesulfonates. Chem. Mater. 2020.
DOI:10.1021/acs.chemmater.0c00312
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemmater.0c00312
3. ACS Energy Letter: 復合陽離子（Cs/Rb/FA/PEA/K）鈣鈦礦用于高效藍光二極管LED
雖然綠光/紅光鈣鈦礦LED實現了> 20%的外量子效率，但是藍光LED的效率依然低下。這是因為藍光的LED薄膜質量較差（Cl/Br混合鈣鈦礦薄膜的均一性和連續性較差，有較大的漏電流），并且器件的結構不合理（器件界面處的能級不匹配，藍光鈣鈦礦的導帶位置更高、價帶位置更低）。近日，西安交通大學吳朝新等人通過在鈣鈦礦薄膜中加入多種陽離子（(Cs/Rb/FA/PEA/K)Pb(Cl/Br)3）提高了藍光LED器件的效率和穩定性。
文章要點：
1）結合“絕緣體-鈣鈦礦-絕緣體”結構，基于多陽離子（Cs/ Rb / FA / PEA / K）Pb（Cl / Br）3的PeLED的最大EQE為2.01％，最大亮度為4015 cd / m2 （484 nm）。
2）器件具有優異的穩定性，在連續操作下其半衰期超過300分鐘。多重陽離子化策略可以為高性能PeLED的新型藍色發光材料設計開辟新途徑。
FangYuan, et al. A Cocktail of Multiple Cations in Inorganic Halide Perovskitetoward Efficient and Highly Stable Blue Light-Emitting Diodes. ACS Energy Lett. 2020.
DOI:10.1021/acsenergylett.9b02562
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.9b02562
4. AFM: 超快速熱力學控制實現穩定高效的CsPbBrxCl3-x 鈣鈦礦納米晶
低發光量子產率（PLQY）和光譜不穩定性是藍光CsPbBrxCl3-xNCs中最具挑戰性的問題。快速控制反應熱力學對提高結晶度，從而提高PLQY和光譜穩定性至關重要，但迄今為止一直被忽略。近日，西南交通大學WeiqingYang等人通過利用液氮瞬時凍結在高溫下形成的CsPbBrxCl3-x NCs，設計了超快熱力學控制（UTC）策略。這種UTC策略為合成具有優異晶體質量和超高PLQY的鈣鈦礦NC提供了新思路，也為解決公認的光譜不穩定性瓶頸提供了很好的參考。
本文要點:
1）與傳統的冰水冷卻相比，平均冷卻速度提高了33倍。該UTC可以非常迅速地使系統的反應熱力學能量低于閾值。因此，可以實現進一步晶體生長的突然終止，這還避免了低溫下的額外成核作用。
2）CsPbBrxCl3-xNC的絕對PLQY為98％，是迄今為止基于Pb的藍色鈣鈦礦中的最高值。
Chao Luo, et al. UltrafastThermodynamic Control for Stable and Efficient Mixed Halide PerovskiteNanocrystals. AFM 2020.
DOI:10.1002/adfm.202000026
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000026
5. AFM: 二維、三維鈣鈦礦共層（co-interlayer）材料策略用于綠光LED器件
相比于三維（3D）鈣鈦礦，準二維（準2D）鈣鈦礦在發光器件（LED）中具有獨特的優勢，例如強大的激子結合能和良好的相穩定性。層間配體工程是賦予它們這些特性的關鍵問題。夾層材料及其處理技術的合理設計原則仍有待研究。近日，華南理工大學蘇仕健、陳東成等人通過使用苯基丁基溴化銨（PBABr）和丙基溴化銨（PABr）作為配體材料，開發了一種共層工程策略，以提供有效的準2D鈣鈦礦。
本文要點：
1）這些共夾層準2D鈣鈦礦薄膜的制備非常簡單且高度可控，無需使用抗溶劑處理。通過調節共中間層組分的比例，可以容易地控制結晶和形態。
2）由于激子結合能的優化和陷阱態形成的抑制，鈣鈦礦薄膜的光致發光量子產率（PLQY）提高到89％。
3）基于該策略的準2D鈣鈦礦LED的電流效率為66.1cd A-1，外部量子效率為15.1％。
Fanyuan Meng, etal. Co-Interlayer Engineering toward Efficient Green Quasi‐Two‐Dimensional Perovskite Light‐EmittingDiodes. AFM 2020.
DOI:10.1002/adfm.201910167
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201910167
6. Adv.Sci.：最高純度紅光！錫基鈣鈦礦發光二極管
基于鈣鈦礦的發光二極管（PeLED）現在正接近外部量子效率（EQE）的上限；然而，由于鉛的依賴和色純度不足，它們的應用目前受到限制。2020年，國際照明委員會(CIE)要求紅色發光體的坐標為（0.708，0.292），但目前的鈣鈦礦器件只能達到（0.71，0.28）。鑒于此，多倫多大學Edward H. Sargent、Zheng‐Hong Lu等人報道了無鉛最高色純度的紅光PeLED（0.706，0.294）。
本文要點：
1）根據溫度和施加電勢對發射光譜的變化進行了評估，發現在低溫下發射紅移小于3 nm，在工作電壓下紅移小于0.3 nm V-1。進一步確定了Sn的主要氧化途徑，并借助H3PO2抑制了其氧化。
2）該策略通過適度的還原性能以及絡合物的形成（增加了對Sn氧化的能量屏障），防止了薄膜氧化。H3PO2還可在成膜過程中促進晶體生長，從而改善膜質量。PeLED的EQE為0.3％，亮度為70 cd m-2。這是報道的無鉛紅色發光PeLED的最高效率。
HongyanLiang, et al. High Color Purity Lead‐Free Perovskite Light‐Emitting Diodes via SnStabilization. Advanced Science 2020.
DOI：10.1002/advs.201903213.
https://doi.org/10.1002/advs.201903213
7. AM: 二元堿金屬陽離子摻雜穩定鈣鈦礦發光二極管
鈣鈦礦發光二極管較差的穩定性是限制該技術商用化發展的最大瓶頸。最近，荷蘭埃因霍溫理工大學Shuxia Tao、香港中文大學Ni Zhao等人研究了基于FAPbI3的鈣鈦礦發光二極管的失效機制并通過摻雜二元堿金屬陽離子提高了其穩定性。
本文要點：
1)研究人員使用飛行時間二次離子質譜發現FAPbI3基鈣鈦礦發光二極管在工作狀態下的失效與離子遷移直接相關。通過向FAPbI3中摻雜Cs+、Rb+等二元堿金屬陽離子能夠顯著抑制離子遷移并延長器件的使用壽命。
2) 研究人員通過實驗手段與理論計算相結合進一步揭示了二元堿金屬離子摻雜的作用機制。兩種堿金屬離子會固定在鈣鈦礦薄膜中的不同晶格位置：其中Cs+會均勻地分布在整個體相中而Rb+則更傾向于分布在鈣鈦礦的表面以及晶界等位點處。
3)研究人員利用化學鍵分析發現Cs+和Rb+的摻雜會增加I-離子周圍的凈電荷從而使得陽離子與無機陰離子骨架之間的庫倫相互作用增強。所制備的二元Cs+/Rb+摻雜的鈣鈦礦發光二極管的效率高達15.84%。最為重要的是，這種鈣鈦礦發光二極管的運行穩定性得到了顯著的提高，其半壽命長達3600分鐘。
Nan Li et al,Stabilizing Perovskite Light‐Emitting Diodes by Incorporation of Binary Alkali Cations. AM 2020.
DOI:10.1002/adma.201907786
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201907786
8. 黃維&高峰Nat. Electronics：雙功能鈣鈦礦二極管實現雙向光信號傳輸
允許在兩個相同的器件之間進行雙向光信號傳輸在開發小型化和集成化的光電設備中具有重要意義。然而，常規的可溶液處理的半導體具有固有的材料和設計限制，從而阻止了它們用于制備具有高性能的此類器件。近日，瑞典林雪平大學高峰、深圳大學Wenjing Zhang、西北工業大學黃維院士等人報道了一種能夠同時在發光和檢測模式下工作的鈣鈦礦二極管。
本文要點：
1）該器件可以通過改變偏置方向在模式之間進行切換，并且它具有超過21％的EQE和亞皮瓦級的光檢測極限。
2）該發光二極管在其峰值發光（?804 nm）處表現出較高和探測率（大于2×1012 Jones），允許在兩個相同的二極管之間進行光信號交換。同時發光和光檢測的響應速度可以達到MHZ級別。
Chunxiong Bao，et al. Bidirectional optical signal transmission between twoidentical devices using perovskite diodes. Nature Electronics 2020.
DOI：10.1038/s41928-020-0382-3
http://dx.doi.org/10.1038/s41928-020-0382-3
9. 阿爾托大學Nat. Photonics：發光二極管的熱光子冷卻
當前隨處可見的發光二極管（LED）徹底改變了照明行業。然而，與普遍的看法相反，LED不僅僅是簡單的電光轉換器。LED是固態熱力學機器，理論上能夠在電能，熱能和光能之間進行連續和幾乎可逆的能量轉換。50多年來，由于對材料質量的高要求以及對發光的商業關注，將LED用作高效的固態冷卻器的可能性一直遙不可及。然而，最近通過LED在電致發光冷卻方面的諸多進展表明，該領域的其余挑戰可能是可以克服的，并且實際的冷卻是可行的。阿爾托大學Toufik Sadi等人就此進行了總結概述。
本文要點：
1）簡要概述了在熱光子冷卻應用中使用電致發光冷卻（ELC）的歷史，基本原理和潛力，討論了電致發光冷卻的最新成就，概述了預期的前景，尚待解決的挑戰及其潛在解決方案。
Sadi,T., Radevici, I. & Oksanen, J. Thermophotonic cooling with light-emittingdiodes. Nat. Photonics (2020).
DOI:10.1038/s41566-020-0600-6.
https://doi.org/10.1038/s41566-020-0600-6
10. ACS Materials Lett.：Ni摻雜CsPbCI3鈣鈦礦納米晶的結構性質
金屬離子摻雜是改善鈣鈦礦納米晶光電作用的一種好方法。但是摻雜作用在鈣鈦礦納米晶體結構的影響還不是很明確。近日，沙特阿拉伯國王科技大學Omar F. Mohammed、蘇州大學孫洪濤等人對Ni2+摻雜CsPbCI3材料的相變進行研究。之所以選擇Ni作為摻雜劑，是因為摻雜后的CsPbCI3具有高熒光活性，高穩定性，缺陷位點密度非常低，且Ni本征的熒光作用較弱。因此研究Ni摻雜的CsPbCI3能夠比較好的理解晶體結構變化情況。
本文要點：
1）摻雜導致增強的熒光作用歸因于2Ni-CsPbCI3的晶體質量較高，含有的Cl缺陷濃度較低。
2）Ni2+摻雜產生了兩種微晶結構（立方相、正交相）共存的結構，并且這種多晶沒有空穴缺陷，摻雜后的組分結構對溫度變化反應非常弱，能緩解立方相向正交相的轉變。
Ju-PingMa, et al. Doping Induces Structural Phase Transitions in All-Inorganic LeadHalide Perovskite Nanocrystals. ACSMaterials Lett. 2020.
DOI:10.1021/acsmaterialslett.0c00059
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsmaterialslett.0c00059
