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FA^(+)掺杂对无机钙钛矿CsPbBr_(3)发光性能的提升及其在白光发光二极管中的应用

发光学报 2024年第11期45卷 1860-1870页

作者：刘钰鑫边昂江苏科技大学理学院江苏镇江212100

钙钛矿半导体材料因其优异的光电转换特性、可调带隙、易于制备及低成本等优势,被广泛认为在新一代发光显示和光伏器件中具有巨大的应用潜力。CsPbBr_(3)等无机钙钛矿量子点凭借其独特的发光性质,已成为钙钛矿发光研究领域的焦点。然而... 详细信息

钙钛矿半导体材料因其优异的光电转换特性、可调带隙、易于制备及低成本等优势,被广泛认为在新一代发光显示和光伏器件中具有巨大的应用潜力。CsPbBr_(3)等无机钙钛矿量子点凭借其独特的发光性质,已成为钙钛矿发光研究领域的焦点。然而,其发光性能和环境稳定性仍存在一定局限性。本文通过有机阳离子掺杂策略结合稳态和瞬态光谱学手段,系统研究了甲脒离子(FA^(+))掺杂对全无机钙钛矿CsPbBr_(3)光学性能和稳定性的优化。研究结果发现,FA+掺杂显著增强了CsPbBr_(3)发光性能,且在FA^(+)比例为20%时,其光致发光强度最强,较未掺杂前提高约2.8倍。结合变温荧光光谱分析,确定Cs_(0.8)FA_(0.2)PbBr_(3)的激子结合能为47.1 meV。FA^(+)的掺杂使得CsPbBr_(3)的纵向光学声子能降低,这有助于降低非辐射跃迁速率并提升发光量子产率。瞬态光谱分析表明,CsPbBr_(3)中掺杂FA+后,减缓了带内热激子弛豫和非辐射复合,从而使平均荧光寿命从13.68 ns增加至19.56 ns,激子寿命从774.1 ps延长至1319.2 ps。基于上述Cs_(0.8)FA_(0.2)PbBr_(3)量子点制备的发光二极管展现出发光稳定且理想的白光,其色度坐标为(0.3784,0.3163)。研究结果证实了掺杂甲脒离子来调控CsPbBr_(3)量子点光学性能的可行性,为白光发光二极管的设计和应用提供了指导。

关键词：有机-无机杂化钙钛矿甲脒离子掺杂荧光光谱瞬态光谱白光LED

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