化学系马冬昕团队合作开发水氧稳定的绿光钙钛矿量子点
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清华新闻网3月9日电 钙钛矿量子点凭借色纯度高、色域宽、电光转换效率高等特性，在超高清显示领域展现出巨大的应用潜力。近年来，钙钛矿量子点发光二极管（QLED）取得了显著进展，器件亮度突破105cd m−2，外量子效率超过25%。然而，因为钙钛矿量子点对空气中的水、氧敏感，合成、制膜过程通常需要惰性气体保护，增加了钙钛矿量子点发光二极管（QLED）的制备成本，阻碍了其实际应用的发展。
近日，清华大学化学系马冬昕团队报道了一种离子对钉扎策略，通过引入四烷基三氟甲磺酸铵对FAPbBr3量子点表面进行钉扎修饰，实现了在空气环境下制备高质量的量子点薄膜及器件。研究表明，三氟甲磺酸根阴离子（OTf−）会与FA+形成氢键作用，能够抑制FA+从晶格中的脱离，同时钝化量子点表面欠配位的Pb2+。同时，四烷基铵阳离子（NR4+）作为X型配体，有别于易去质子化的普通RNH3+，与量子点表面形成强相互作用。因此，上述离子对钉扎作用能够增强量子点从形核结晶到旋涂成膜过程中的结构稳定性，有效抵抗水氧侵蚀，从而提升量子点在空气中的可加工性。
得益于上述策略，基于空气条件下制备的量子点发光薄膜的量子点发光二极管（QLED）显示出21.3%的外量子效率和30683 cd m−2的亮度，实现了同类器件的最佳性能。其电致发光峰位于529nm，半峰全宽为21nm，对应CIE坐标为（0.19，0.76），符合Rec.2020显示标准的要求。
本工作为实现低成本、高性能的钙钛矿量子点发光二极管（QLED）提供了关键技术突破，拓展了钙钛矿量子点在光电领域的应用潜力。
图1.离子对钉扎策略
图2.空气制备QLED性能
研究成果以“离子对钉扎策略实现空气条件下制备符合Rec.2020标准的高效钙钛矿量子点发光二极管”（Ion-pair pinning on perovskite quantum dots for high-efficiency air-processed light-emitting diodes with Rec. 2020 compliance）为题，于3月6日发表于《光：科学与应用》（Light: Science & Applications）。
清华大学化学系2024级博士生崔宇航为论文第一作者，清华大学化学系副教授马冬昕、博士后陈嘉伟以及北京理工大学前沿交叉科学院教授徐健为论文通讯作者。研究得到国家自然科学基金、清华大学“笃实计划”等的支持。
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