近日，外圍買球app十大平臺(tái)蔣陽教授課題組，與香港城市大學(xué)張文軍教授合作，采用不同極性的醚類溶劑和熱注射方法，在較低的反應(yīng)溫度下成功合成出高熒光的銫鉛鹵鈣鈦礦量子點(diǎn)，為動(dòng)力學(xué)控制合成高質(zhì)量的全無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)提供了新的反應(yīng)路線和理論指導(dǎo)。該研究成果以“Solvent-Polarity-Engineered Controllable Synthesis of Highly Fluorescent Cesium Lead Halide Perovskite Quantum Dots and Their Use in White Light-Emitting Diodes”為題在線發(fā)表在國際功能材料領(lǐng)域著名期刊《先進(jìn)功能材料》（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adfm.201603734,影響因子11.382）。
全無機(jī)銫鉛鹵鈣鈦礦量子點(diǎn)由于具有發(fā)射譜線窄，量子產(chǎn)率高和全可視光光譜發(fā)射等優(yōu)異的光學(xué)性能，在光電器件中具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，由于合成反應(yīng)速度的影響，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)鈣鈦礦量子點(diǎn)合成形核生長過程的調(diào)控，難以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)控制合成。蔣陽教授課題組巧妙地通過改變?nèi)軇O性和反應(yīng)溫度，對(duì)鈣鈦礦量子點(diǎn)形核生長的動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行了探索。研究分別采用了極性依次增大的幾種不同醚類溶劑作為反應(yīng)溶劑來合成全無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)，并于較低的合成溫度下進(jìn)行反應(yīng)。
研究結(jié)果表明，在醚類體系中，鈣鈦礦量子點(diǎn)的形核生長過程涉及到取向吸附生長機(jī)制，并且首次證實(shí)了溶劑極性和反應(yīng)溫度對(duì)量子點(diǎn)形核生長的協(xié)同作用。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用低極性溶劑來合成量子點(diǎn)時(shí)，可以有效的控制量子點(diǎn)的生長，獲得的高質(zhì)量量子點(diǎn)具有寬廣且可調(diào)的發(fā)射譜線，窄的發(fā)射半峰寬和非常高的量子產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)。研究同時(shí)提出了受拉默爾（Lamer）和取向吸附生長機(jī)制同時(shí)控制的形核生長模型。據(jù)介紹，該研究合成的高綠色熒光的銫鉛鹵鈣鈦礦量子點(diǎn)同紅色熒光粉封裝在藍(lán)光氮鎵銦芯片中后，制備出的白光發(fā)光二極管可以呈現(xiàn)出顯色指數(shù)高達(dá)93.2，色溫為5447K的白光發(fā)射光譜，性能優(yōu)異。與傳統(tǒng)熒光粉白光發(fā)光二極管一般在85的顯色指數(shù)左右相比，該鈣鈦礦白光發(fā)光二極管的顯色指數(shù)有了顯著提高。這一結(jié)果表明高熒光銫鉛鹵鈣鈦礦量子點(diǎn)在制備白光發(fā)光二極管上作為光色轉(zhuǎn)換層的突出的應(yīng)用價(jià)值。
同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)在另一相關(guān)研究中，通過改變配體，在烯類溶劑中采用熱注射方法成功制備出單晶CsPb2Br5四方相納米片，其厚度可低至~5nm。研究首次闡明了鈣鈦礦納米晶合成過程中的相變規(guī)律與特點(diǎn)，揭示了單晶四方相CsPb2Br5納米片由正交相CsPbBr3納米立方塊通過取向吸附，并與PbBr2反應(yīng)演變過程。光譜學(xué)研究和第一性原理模擬計(jì)算結(jié)果表明四方相CsPb2Br5是帶隙為2.979 eV的間接帶隙半導(dǎo)體材料。相關(guān)研究成果發(fā)以“Shape and phase evolution from CsPbBr3 perovskite nanocubes to tetragonal CsPb2Br5 nanosheets with an indirect bandgap”為題發(fā)表在國際化學(xué)領(lǐng)域著名期刊、英國皇家化學(xué)會(huì)《化學(xué)通訊》 （Chem. Comm.，2016, 52，11296-11299, Nature Index期刊，影響因子6.567)上。
該研究的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算工作由我校外圍買球app十大平臺(tái)材料物理與化學(xué)專業(yè)2013級(jí)兩名碩博生李國鵬和王輝的合作完成，得到了國家自然科學(xué)基金，脈沖功率強(qiáng)激光技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金和教育部高等學(xué)校博士學(xué)科專項(xiàng)研究基金的資助。
圖1.不同成分CsPbX3量子點(diǎn)在UV-365nm紫外燈照射下的發(fā)光照片及其在1931-CIE色坐標(biāo)中的色域顯示（左圖）；基于CsPbBr3量子點(diǎn)的白光發(fā)光二極管的器件示意圖及其性能顯示（右圖）。
圖2.高分辨透射電鏡照片和相應(yīng)的示意圖顯示了CsPbBr3量子點(diǎn)通過取向吸附機(jī)制形成后具有的不同外形。其中0.58nm和0.29nm分別對(duì)應(yīng)為立方相鈣鈦礦CsPbBr3的(100)和(200)晶面。
圖3.由正交相CsPbBr3納米立方塊到四方相CsPb2Br5納米片發(fā)生的相和形貌演變過程的示意圖。
圖4.四方相CsPb2Br5納米片形狀由正八邊形到正方形演變的TEM及HRTEM照片，及相應(yīng)的演變示意圖。
（宣訊/文 李國鵬 王輝/圖）
