双齿配体有效提高无机钙钛矿纳米晶的稳定性和电致发光器件的效率

无机金属卤素钙钛矿纳米晶具有高发光量子效率和窄发光峰的特点，是一种极具应用前景的电致发光显示材料。相比块体材料，纳米粒子具有更优异的发光和吸收特性，可以通过引入纳米级颗粒来改善光学器件的性能。但是微小的钙钛矿纳米粒子并非总是化学稳定的，并且晶体结构难以控制。

有机配体可以稳定纳米晶体，但如果引入长碳链的配体会在颗粒周围形成电绝缘外壳，从而抑制其在电子器件中的有效性。如何引入短链的有机分子来钝化钙钛矿的粒子表面并提高光学器件的性能依然是严峻的挑战。近日，阿卜杜拉国王科技大学的潘军研究员与上海科技大学的宁志军团队合作，制备了由2,2'-亚羧基二苯胺（IDA）配体钝化的铯铅碘钙钛矿纳米晶体。这种双齿配体可以结合纳米晶体表面的两个位点，相比于传统的长碳链油酸和油铵配体，可以有效提高配体的结合能。这种双羧酸基团可以强力结合在纳米粒子表面上，并在室温下稳定钙钛矿结晶相。

潘军研究员比较了钝化样品和未钝化样品的光学性质，并观察到这种处理显著提高了光致发光的量子产率——衡量吸收每个光子发射光子的量——从80%到95%以上。未处理的纳米晶体荧光特性几乎淬灭，但IDA处理的样品在15天后依然保持90%的初始发光性能。此外，通过IDA分子稳定的卤化物钙钛矿纳米晶体构建的发光二极管在最大亮度和外量子效率上明显优于用未处理的纳米粒子构建的发光二极管。这一成果为稳定高效金属卤素钙钛矿纳米晶材料和电致发光器件的开发提供了一条新的思路。相关成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 上，阿卜杜拉国王科技大学的潘军和上海科技大学的尚跃群是文章的共同第一作者，阿卜杜拉国王科技大学的Osman M. Bakr教授与上海科技大学的宁志军教授为共同通讯作者。

该论文作者为：Jun Pan, Yuequn Shang, Jun Yin, Michele De Bastiani, Wei Peng, Ibrahim Dursun, Lutfan Sinatra, Ahmed M El-Zohry, Mohamed N Hedhili, Abdul-Hamid Emwas, Omar F Mohammed, Zhijun Ning, Osman M Bakr

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Bidentate Ligand-Passivated CsPbI₃ Perovskite Nanocrystals for Stable Near-Unity Photoluminescence Quantum Yield and Efficient Red Light-Emitting Diodes

J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 562, DOI: 10.1021/jacs.7b10647

导师介绍

宁志军

http://www.x-mol.com/university/faculty/21476