化学系马冬昕、段炼团队开发出高效稳定的钙钛矿量子点深红光器件
清华新闻网9月10日电 钙钛矿量子点具有成本低、合成工艺简单、光谱连续可调等多种优势，近年来备受关注，发展迅猛，器件外量子效率已提高至20%以上。然而，量子点在纯化过程中容易产生缺陷，导致离子迁移，因此，钙钛矿发光器件的运行稳定性仍然滞后，阻碍了其在高清显示和精准生物治疗领域的进一步发展。
对于钙钛矿量子点，表面配体（如油胺、油酸）起到保护和限制的双重作用。通常，研究人员会使用极性溶剂清洗多余的配体，以获得配体密度合理的钙钛矿量子点。然而，与卤素原子结合的部分配体也会被同时去除，导致量子点表面产生卤素空位或未配位的Pb2+，成为表面缺陷和离子迁移通道，使器件在高电流密度下具有严重的效率滚降，同时运行稳定性受限。
图1.分子锚的设计及理论计算
图2.器件光电性能
图3.器件稳定性
近日，清华大学化学系马冬昕、段炼团队提出了一种晶格匹配的多位点分子锚设计策略，实现了高效稳定的钙钛矿量子点发光器件。团队依据CsPbI3的晶格特性，设计了一系列分子锚来提升量子点的光电性能。典型多位点分子锚TMeOPPO-p中的P=O和-OCH3基团间距为6.5Å，与CsPbI3量子点的晶格间距（6.5Å）相匹配，可提供多位点锚定相互作用，进而稳定晶格并抑制离子迁移。由此制备的量子点表现出高激子复合特性，荧光量子效率高达97%，在器件中表现出优异的电光转换性能：电致发光峰位于693nm，最大外量子效率26.91%，效率滚降极低，且在初始辐射亮度为190 mW sr−1 m−2（对应于发光峰为525nm钙钛矿绿光器件的100 cd m−2）下的工作半衰期为23420小时。
研究成果以“晶格匹配的分子锚设计以实现高性能钙钛矿量子点发光二极管”（Lattice-Matched Molecular-Anchor Design for High-Performance Perovskite Quantum Dot Light-Emitting Diodes）为题，于9月2日发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。
清华大学化学系博士后陈嘉伟、化学系2021级博士生刘翔宇以及南京邮电大学蔡波博士为论文第一作者，清华大学化学系副教授马冬昕、教授段炼为论文通讯作者，清华大学化学系为第一通讯单位。研究得到国家自然科学基金、中国博士后面上项目、中国博士后特别资助、国家资助博士后研究人员计划以及清华大学“笃实”和“水木学者”计划等的支持。
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