非铅钙钛矿纳米晶表面缺陷态钝化机理

近年来，钙钛矿材料被广泛应用于太阳能电池、发光二极管（LED）、纳米激光器以及光电探测器等方向。理解材料的光电动力学机理是提升器件效率的关键。近日，中科院大连化学物理研究所韩克利（点击查看介绍）团队在室温下合成了一种含Bi钙钛矿纳米晶，并发现其表面缺陷态的钝化机理。

相比于宏观材料，钙钛矿APbX₃ （A=Cs, CH₃NH₃, X=Cl, Br, I）纳米晶体具有更高的发光效率、更大的吸光系数，以及带隙易调节等优点。虽然含铅钙钛矿具有众多优势，但是铅对环境和人体有害，而且含铅钙钛矿在空气中很容易分解，不利于大规模商业化应用。因此寻找非铅且稳定性好的钙钛矿很有必要。

大连化物所韩克利研究团队采用溶液法一步合成了含Bi的钙钛矿（Cs₃Bi₂Br₉）纳米晶，通过改变卤素（Cl-Br-I）可以实现在400-560 nm范围内调节其发光光谱。分析其时间分辨发光光谱，以及飞秒瞬态吸收光谱，发现晶体表面的缺陷态是限制其发光效率的重要因素，选取合适的表面活性剂（例如油酸）可以钝化其表面缺陷态，并且发光效率可提升二十多倍。此外，该材料在空气中具有较好的稳定性，可以在湿润环境下存放超过1个月。这些性质表明含Bi钙钛矿具有很好的应用潜力。该机理为进一步提升钙钛矿纳米晶发光效率指明了方向，也有望用于其他发光材料体系。

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是大连化物所博士研究生杨斌。

该论文作者为：Bin Yang, Junsheng Chen, Feng Hong, Xin Mao, Kaibo Zheng, Songqiu Yang, Yajuan Li, Tonu, Pullerits, Weiqiao Deng and Keli Han

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Lead-Free, Air-Stable All-Inorganic Cesium Bismuth Halide Perovskite Nanocrystals

Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 12471-12475, DOI: 10.1002/anie.201704739

导师介绍

韩克利

http://www.x-mol.com/university/faculty/22670