摘要：德国慕尼黑大学物理系Urban教授课题组通过应用配体辅助的胶束纳米反应器思路制备高稳定性的钙钛矿纳米晶。聚合物胶束和配体形成双重保护体制，保护封装的钙钛矿纳米晶避免受到水、热和紫外线诱导的降解。通过将钙钛矿纳米晶作为发光二极管的发光层，证明纳米晶的光电可集成性。
关键词：Advanced Optical Materials，钙钛矿纳米晶，稳定性，发光二极管
图1. 双重稳定性增强的钙钛矿纳米晶及其发光二极管研究。
胶体钙钛矿量子点是近年来兴起的新型半导体量子点，具有不同于块体钙钛矿材料的优异的光电学性质，由于半峰宽窄、荧光性质高度可调、高光吸收系数、高电荷迁移率及制备工艺简单等特点，被视为新一代的高性能光电功能材料，在激光器、光电探测、发光二极管等领域具有广阔的应用前景。然而，由于本征的高度离子性质与表面配体易迁移等特点，在水蒸气、温度、极性溶剂等条件影响下，钙钛矿量子点的结构容易分解，低稳定性问题仍是困扰其大规模应用的瓶颈难题。
德国慕尼黑大学物理系Urban教授团队提出一种聚合物胶束纳米反应器来提高钙钛矿纳米晶的稳定性，聚合物胶束和配体形成双重保护体制，提高钙钛矿纳米晶的水、热和光稳定性。通过深入探究和工艺优化，研究发现有机配体的长度对纳米晶的发射波长有很大影响，即较短的配体会引起更强的量子限域效应，纳米晶的量子效率高达95%。配体与聚合物的双重稳定机制构成致密的保护层，使得纳米晶明显不易受到因暴露于水、紫外线和热而引起的降解的影响。其中，配体具有双重作用，提高钙钛矿前驱物的溶解度，促进它们扩散到胶束纳米反应器核心，另外钝化纳米晶表面的未配位离子，最大限度地减少非辐射复合。更重要的是，增强的稳定性为光电应用奠定基础，有机发光二极管的应用展示了钙钛矿纳米晶作为高效发光层的适用性。结果表明，双重稳定性增强的纳米晶在获得稳定性和高效的钙钛矿纳米晶发光层方面取得了重大进展，可以在显示器甚至激光器中得到广泛应用。
图2. 钙钛矿纳米晶的稳定性探究。
图3. 钙钛矿纳米晶的发光二极管应用。
该团队通过配体辅助的胶束纳米反应器方法提高钙钛矿纳米晶的稳定性与光学性能，开发发光二极管应用。该工作是钙钛矿纳米晶在稳定性领域的一个重要工作，为卤化物钙钛矿纳米晶的商业化引入新思路。苏州大学的薛琪讲师为该文章的第一作者。
论文信息：
Doubly Stabilized Perovskite Nanocrystal Luminescence Downconverters
Qi Xue*, Carola Lampe*, Tassilo Naujoks, Kilian Frank, Moritz Gramlich, Markus Schoger, Willem Vanderlinden, Patrick Reisbeck, Bert Nickel, Wolfgang Brütting, Alexander S. Urban*
Advanced Optical Materials
DOI: 10.1002/adom.202102791