金屬鹵化物鈣鈦礦（metal halide perovskites）被視為用于制造發(fā)光二極管（LED）器件的未來新一代物料，鈣鈦礦LED也因此吸引了越來越多的科研人員投入研究。最近由香港城市大學(xué)（香港城大）與其他院校的科研人員共同領(lǐng)導(dǎo)的一項聯(lián)合研究便取得成果，研究團(tuán)隊開發(fā)出一種嶄新而高效的制造方法，能生產(chǎn)出光學(xué)性能和穩(wěn)定性更佳的全無機(jī)鈣鈦礦薄膜，并用于制造高色純度、低成本和壽命更長的鈣鈦礦LED器件。

鈣鈦礦LED是一種新興的發(fā)光技術(shù)，不僅制造成本低，而且光質(zhì)量高和節(jié)能環(huán)保。金屬鹵化物鈣鈦礦（即含有氯、溴或碘的金屬化合物）因具有良好的光學(xué)性能，如發(fā)光顏色更飽和和易于調(diào)色等，近年來引起了廣泛關(guān)注， 被視為用于溶液制備LED器件的極具潛力的物料。

尤其值得指出的是，以無機(jī)銫陽離子制成的鈣鈦礦，即CsPbBr₃（X可以是氯、溴或碘），相較有機(jī)─無機(jī)的“雜化”金屬鹵化物鈣鈦礦，前者的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性更佳，因而有希望成為高效能、運(yùn)行穩(wěn)定性良好的LED器件的基礎(chǔ)。然而，由于以往的無機(jī)鈣鈦礦晶粒尺寸較大，導(dǎo)致所制造出來的鈣鈦礦LED的電致發(fā)光性能較差。如何減少晶粒尺寸、優(yōu)化晶粒晶界，使鈣鈦礦薄膜的表面光滑和無缺陷，成為目前大幅提高全無機(jī)鈣鈦礦LED應(yīng)用價值的關(guān)鍵所在。

最近，香港城大和上海大學(xué)合組的一支研究團(tuán)隊，便開發(fā)出一種有效的方法，能制造出表面光滑的無機(jī)鈣鈦礦薄膜，使其性能和穩(wěn)定性均顯著提升。 他們的研究結(jié)果最近以“用三氟乙酸為基礎(chǔ)的小晶粒CsPbBr₃鈣鈦礦薄膜制造出高效穩(wěn)定的發(fā)光器件”（Trifluoroacetate induced small-grained CsPbBr₃ perovskite films result in efficient and stable light-emitting devices）為題，發(fā)表在科學(xué)雜志《自然通訊》（2019,10,665）上。

研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，在一步法溶液涂層(one-step solution coating)中使用較高溶解度的三氟乙酸銫（cesium trifluoroacetate, CsTFA）作為銫源，取代常用的溴化銫（CsBr），可以使CsPbBr₃鈣鈦礦晶體快速結(jié)晶成小晶粒，形成光滑平整且無針孔的鈣鈦礦薄膜。這是因?yàn)門FA陰離子與Pb2+陽離子在CsPbBr₃前驅(qū)液中產(chǎn)生相互作用，大大加快了鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶速度，并抑制了表面出現(xiàn)的缺陷。

因此，研究團(tuán)隊成功利用這些薄膜，制造出了高效和穩(wěn)定性良好的鈣鈦礦LED發(fā)光極管，當(dāng)鈣鈦礦LED發(fā)出綠色光時，最大電流效率為32.0 cd A-1 ，最高外量子效率為10.5%——在現(xiàn)有的鈣鈦礦LED 器件中，這是令人相當(dāng)滿意的水平。

更重要的是，以這些薄膜制造的全無機(jī)鈣鈦礦LED器件，顯示出了創(chuàng)紀(jì)錄的運(yùn)行壽命。當(dāng)初始亮度為100 cd m-2時，這些器件的半衰期（half-lifetime）超過250小時，與CsBr制造的鈣鈦礦LED器件相比，壽命延長了17倍，成為目前無機(jī)鈣鈦礦發(fā)光二極管最長的器件運(yùn)行壽命。

“我們的研究表明，只要簡單地優(yōu)化晶粒晶界，便可利用高色純度和低成本的全無機(jī)鹵化鉛鈣鈦礦薄膜，制造出高效穩(wěn)定的LED器件。”本論文的通訊作者之一、香港城大材料科學(xué)及工程學(xué)系光子材料講座教授Andrey Rogach說。

“我預(yù)視到這種薄膜有巨大的應(yīng)用潛力，因?yàn)樗鼈円子谥圃欤⒖赏ㄟ^打印沉積，以制造各種光電器件。”他補(bǔ)充道。

Andrey Rogach教授同時也是香港城大的功能光子研究中心主任。他從事化學(xué)合成納米材料的制備和光學(xué)光譜的相關(guān)研究已有25年，發(fā)表了超過400篇論文，并獲廣泛引用（超過40,000次），獲科睿唯安（Clarivate Analytics）選為2018年高度被引用研究人員之一。他于2011年湯森路透的“全球頂尖100名材料科學(xué)家(2000-2010)”排名中排第51位。他現(xiàn)為國際著名期刊ACS Nano雜志副主編。

本論文的另一位通訊作者是上海大學(xué)的楊緒勇教授。共同第一作者是上海大學(xué)的王浩然，以及曾在香港城大當(dāng)訪問研究生、現(xiàn)為吉林大學(xué)博士后的張曉宇。

DOI number: 10.1038/s41467-019-08425-5

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