近日，中国科大姚宏斌教讲课题组蚁集张群教练、林岳教练和张国桢副参议员参议团队建议金属卤化物钙钛矿亚稳相结晶政策，有用摈弃了混杂卤素钙钛矿CsPbI3-xBrx晶粒里面的面颓势，从而制备了高效的纯红光钙钛矿发光二极管，其外量子效劳达17.8%成人网址大全导航，亮度为9000cd m-2，参议恶果以题为“Planar defect-free pure red perovskite light-emittingdiodes via metastable phase crystallization”发表在外洋期刊Science Advances上（Sci. Adv. 2022，8， eabq2321）。

金属卤化物钙钛矿材料由于其高色纯度、宽色域、低资本以及可溶液加工等上风有望用于下一代发光二极管。然则钙钛矿材料由于其结晶历程的不成控，容易产生颓势，这通常会放置钙钛矿发光二极管（PeLED）的效劳以及倡导性。小分子钝化剂已告成用于调控单一卤素钙钛矿的成核、荟萃以及拼装历程，获取了高发光效劳的微/纳米晶薄膜，进而使得绿光和近红外光PeLED的外量子效劳逾越20%。天然小分子钝化剂也被尝试用于调控混杂卤素钙钛矿的结晶，但现在混杂卤素PeLED的效劳以及倡导性一经很低，这其中的原因一经未知。

图1.混杂卤素钙钛矿小分子调控的非经典结晶历程以及亚稳相结晶政策

姚宏斌教讲课题组基于前期钙钛矿结晶调控的联系参议基础（J. Am. Chem. Soc. 2022， 144， 8162−8170；Adv. Optical Mater. 2021， 9， 2001684），率先揭示了在混杂卤素钙钛矿成核、团员以及拼装历程中，不均匀的卤素离子散布会导致晶粒里面的面颓势造成，进而建议了亚稳相结晶（MPC）制备混杂卤素钙钛矿薄膜的政策。该政策不错有用促进钙钛矿晶格里面的卤素均匀混杂，进而缩小钙钛矿结晶历程中的晶格应力，从而摈弃钙钛矿晶粒里面的面颓势（图1）。

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图2.不同结晶历程制备的CsPbI3-xBrx薄膜晶粒里面的RP型面颓势表征。(A-C)莫得聚合物激励的相分离历程(NPS)(A)，一步法退火(OSC)(B)和亚稳相结晶(MPC)(C)薄膜的TEM图。(D-E) NPS (D)， OSC(E)和MPC(F)膜晶粒里面的HAADF-STEM图。里面插图是相应的快速傅里叶变换图。(G-I)D-F图中相应的原子级分辨的HAADF-STEM放大图。

基于球差电镜分析（林岳教练调和），该责任初度不雅察到未经过亚稳相结晶制备的CsPbI3-xBrx薄膜晶粒里面存在着深广面颓势，况兼是沿着（100）和（010）标的平凡存在于晶粒里面并造成迷宫状的限域纳米区域（图2D）。进一步球差电镜分析标明在面颓势边际卤化铯层呈岩盐石结构堆积，从而造成Ruddlesden-Popper（RP）型面颓势（图2G），这是由于CsPbI3-xBrx钙钛矿薄膜在结晶历程中卤素离子不均匀散布产生晶格应力从而导致的晶格错位搭接。相同地，在莫得紧密调控结晶历程的一步法退火(OSC)制备的钙钛矿膜内也存在RP型面颓势（图2E， H）。然则，关于经过亚稳相结晶调控的CsPbI3-xBrx薄膜，其里面不存在这种RP型面颓势，因此亚稳相结晶历程不错有用促进体系中卤素离子的均匀散布，缩小钙钛矿结晶历程中的晶格应力，从而幸免了CsPbI3-xBrx薄膜在结晶历程中产生RP型面颓势（图2F， I）。

图3. Ruddlesden-Popper (RP)型面颓势关于钙钛矿带隙以及光电性质的影响。(A) 具有二维RP颓势限域的NPS膜的晶格模子。(B，C) NPS (B)以及MPC (C)膜的态密度贪图。(D-F) NPS (D)， OSC (E)和MPC (F)薄膜的瞬态收受等高线图。(G) 稳态荧光光谱。（H，I）单电子(H)和单空穴(I)的电流电压弧线。

第一性旨趣态密度分析（张国桢副参议员调和）标明相关于无RP型面颓势的钙钛矿薄膜，晶格里面的RP型面颓势会在钙钛矿价带边造成孤苦的颓势态（图3A-C）。况兼跟着晶粒里面的一维RP颓势变成二维RP颓势，钙钛矿的带隙会增大逾越0.3 eV，这是由于RP型颓势限域的区域小于CsPbI3-xBrx激子波尔半径导致的。瞬态收受光谱测试（张群教练调和）标明NPS膜的基态漂白峰相关于OSC和MPC膜弘扬出逾越30 nm的蓝移和大的拓宽，这是由于在NPS和OSC膜里面存在着二维RP颓势限域的复合带隙（图3D， E）。行为对比，MPC膜弘扬出最窄的基态漂白峰，这是由于其晶粒内无RP型颓势限域的原因（图3F）。由于在MPC膜里面无RP型面颓势，是以MPC膜弘扬出较高荧光量子产率、高发光色纯度以及低载流子颓势态（图3G-I）。

图4.基于CsPbI3-xBrx薄膜的电致发光器件性能评估

通过对比不同退火花式制备的CsPbI3-xBrx薄膜的PeLED器件性能，该责任发现RP型面颓势会制约器件的效劳、亮度以及倡导性。在摈弃CsPbI3-xBrx膜里面的RP颓势之后，纯红光PeLED器件的最大外量子效劳和亮度分裂达到了17.8%和9000 cdm-2（图4 A-C）。同期RP型面颓势的有用摈弃也进步了卤素离子迁徙的能垒，进而进步了器件的光谱倡导性（图4D-E）。

我校化学与材料科学学院哄骗化学系博士生宋永慧与拜访学者葛晶讲师为该论文的共同第一作家。该责任得到了国度天然科学基金、中国科学本事大学、合肥微步调物资科学国度参议中心以及合肥同步发射国度推行室的维持。

著作默契：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq2321

（合肥微步调物资科学国度参议中心、化学与材料科学学院、科研部）成人网址大全导航

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