非铅钙钛矿纳米晶载流子动力学

激发态载流子动力学对半导体发光、光电转化效率起着至关重要的作用。近日，中国科学院大连化学物理研究所韩克利研究员（点击查看介绍）团队在非铅钙钛矿纳米晶载流子动力学方面的研究工作受到国际同行的广泛关注，并受邀在Acc. Chem. Res.发表了题为“Charge-Carrier Dynamics of Lead-Free Halide Perovskite Nanocrystals”的专论文章。本篇文章是该团队继2012年（Acc. Chem. Res., 2012, 45, 404），2015年（Acc. Chem. Res., 2015, 48, 1358）和2018年（Acc. Chem. Res., 2018, 51, 1681）之后，第四次在Acc. Chem. Res.上发表专论文章。

全无机钙钛矿纳米晶CsPbX₃（X：Cl，Br，I）具有发光量子产率高、光谱易调谐，发光线宽窄等优异的光学性能，并被广泛的应用于发光二极管（LED）、高亮度激光、光电探测器等光电子器件的研究。然而，其中含有的Pb为有毒元素，可对人体和环境造成危害；此外含铅钙钛矿在空气中的稳定性较差，这些因素限制了其进一步商业化应用。因此，开发稳定且具有优异光学性能的非铅钙钛矿纳米晶成为当下研究热点。

2017年，该团队首次在国际上采用飞秒瞬态吸收光谱技术研究了无毒且稳定的Bi基钙钛矿纳米晶的发光动力学，发现缺陷态对载流子存在超快（<20 ps）的捕获过程，是限制其发光效率的关键因素（Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 12471）；进一步研究发现在非铅双钙钛矿纳米晶中存在两种不同时间尺度的快过程（Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 5359）；分别对应表面缺陷态和光诱导自陷态对载流子的捕获（Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 2278）；通过设计纳米晶由间接带隙到直接带隙的转变，并钝化表面缺陷态，可将带边发光效率提高100多倍（J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 17001）。同时，通过调控电子-声子耦合，实现了自陷态激子由“暗”态到“亮”态的转变，最终可实现明亮的宽谱白光发射（Sci. China Chem., 2019, 62, 1405）。这些结果表明非铅钙钛矿纳米晶在显示、照明等领域的潜在应用价值。同时该研究成果为指导设计新型高效发光材料提供新思路。

文章的第一作者是大连化学物理研究所杨斌副研究员。

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Charge-Carrier Dynamics of Lead-Free Halide Perovskite Nanocrystals

Bin Yang, Keli Han

Acc. Chem. Res., 2019, 52, 3188-3198, DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00422

作者简介

韩克利，大连化物所首席研究员，博士生导师，课题组长。1983年获山东大学理学学士学位，1990年中国科学院大连化学物理研究所获理学博士学位, 1998年获“国家杰出青年基金”的支持。在JACS、Angew. Chem.、PRL、Nat. Protoc.、Nat. Commun.、 Acc. Chem. Res.、Adv. Mater.等学术刊物上发表SCI学术论文450余篇，他人引用20000余次。2015, 2016和2018年荣获Thomson Reuters全球高被引用科学家名录。

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