第一作者：Zheming Liu

通讯作者：Liberato Manna，Luca De Trizio

通讯单位：意大利技术研究院

研究背景

基于卤化铅钙钛矿纳米晶体具有优质光学性能，使其在光电器件中备受关注。但对于此类材料的最佳光学性能的开发，主要受到材料稳定性低的阻碍。

成果简介

近日，意大利技术研究院Luca De Trizio & Liberato Manna团队报道了通过熔融盐合成制备的100nm尺寸的CsPbBr₃/m-SiO₂复合材料作为LCD 显示设备的最佳绿色荧光粉的研究成果。该工作研发了一种新型熔融盐法，即将CsPbBr₃纳米晶体（连同KNO₃、NaNO₃和KBr无机盐）封装在不同的纳米级介孔SiO₂主体基质中，其尺寸可在100-300 nm之间甚至几个微米以上进行精确控制。该项工作发现，熔融盐法不仅可以将CsPbBr₃纳米晶封装在SiO₂中与外界隔离，实现耐水耐酸超高稳定性，同时熔盐可以实现CsPbBr₃纳米晶的耐高光辐射及耐高热稳定性。

图1. 介孔m-SiO₂和CsPbBr₃/m-SiO₂复合材料的结构和光学性质。a-d) m-SiO₂的TEM图像，e-d)对应 CsPbBr₃/m-SiO₂的TEM图像。i) 100nm CsPbBr₃/m-SiO₂_C1的 HAAD-STEM图像和对应的EDX图像。j) XRD图谱。k) PL光谱。I) 100nm CsPbBr₃/m-SiO₂_C1浸没在王水中一年后，在可见光和紫外光的照片。m) PLQY曲线。

作者通过对不同纳米级尺寸的CsPbBr₃/m-SiO₂ 复合材料的光学性能和稳定性之间的比较（包括先前报道的≥600nm尺寸的CsPbBr₃/m-SiO₂ 和标准CsPbBr₃纳米晶），结果表明 100nm尺寸的CsPbBr₃/m-SiO₂颗粒表现出绿色（峰值在517 nm）窄光致发光（半峰宽为18 nm）、具有高量子产率（77%）。经过稳定性分析，100nm尺寸的CsPbBr₃/m-SiO₂ 复合材料在商业化高光、高温、高湿的加速老化测试条件下表现出最佳的稳定性，甚至在浸没在王水中可稳定长达1年。这些特性使这些复合颗粒可以成为下转换液晶显示器(LCD)的最佳绿色荧光粉。

图2.加载不同类型的CsPbBr₃/m-SiO₂的聚合物薄膜在商业化加速老化条件下的稳定性测试。a) 高光测试。b) 高热测试。c) 高湿测试。

基于纳米级小尺寸的优势，将100nm的CsPbBr₃/m-SiO₂作为绿色发光薄膜，可以制备大尺寸超博均匀的薄膜，并实现了在液晶显示屏（LCD）上的工作。作者采用一个7英寸的LCD显示屏作为概念器件（其中绿色转换层是负载有100 nm尺寸CsPbBr₃/m-SiO₂颗粒的聚合物薄膜），器件表现出最佳的白光发射（CIE颜色坐标为（0.3067，0.3271），相关色温为6861 K，接近于参考白点NTSC），覆盖CIE1931 92%的NTSC标准色域区域，明显高于参考商用液晶显示器（戴尔XPS 15 7590笔记本电脑）。

图3. 加载100nm尺寸与≥600nm 尺寸的CsPbBr₃/m-SiO₂的聚合物薄膜的性质。a，b)光学显微镜图像。c，d）CIE1931谱图。e，f）白光器件光谱。

图4. a）7英寸的100nm尺寸的CsPbBr₃/m-SiO₂的聚合物薄膜。b）LCD模型示意图。c) 100nm尺寸的CsPbBr₃/m-SiO₂复合物的LCD器件。d）CIE1931谱图。

参考文献：

Zheming Liu, Lutfan Sinatra, Marat Lutfullin, Yurii P. Ivanov, Giorgio Divitini ,Luca De Trizio, Liberato Manna， One Hundred-Nanometer-Sized CsPbBr₃/m-SiO₂ Composites Prepared via Molten-Salts Synthesis are Optimal Green Phosphors for LCD Display Devices, Adv. Energy Mater. 2022.

DOI: 10.1002/aenm.202201948

https://doi.org/10.1002/aenm.202201948