难以置信的稳定性！镍掺杂增强钙钛矿纳米晶光学性质和稳定性

量子点是尺寸为几纳米的半导体颗粒。通过量子效应改变量子点的粒径可以调节能带隙，并且可以适当地改变光学和电学性质。通过能量带隙调节来控制红外、可见光和紫外(UV)区域中的发射波长的研究正被积极地用于各种应用之中，例如太阳能电池、显示器、生物传感器、激光器和存储器。

为了提高钙钛矿量子点的量子效率和稳定性，韩国首尔国立大学、韩国高丽大学等单位的研究人员通过改变镍在钙钛矿纳米晶中的掺杂浓度来优化其结构和光学性质。相关成果发表在Advanced Functional Materials。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202102770.

研究发现，随着镍掺杂的逐渐增加，光诱导的光谱发生蓝移。镍掺杂的PNC比未掺杂的PNC具有更强的发光、更高的量子效率和更长的寿命。掺杂的二价元素作为钙钛矿结构中的缺陷，降低了电子和空穴的复合速率。稳定性测试用于评估钙钛矿对光和湿气的敏感性。对于紫外光照射，未掺杂的PNC的光诱导发光强度降低了70%，而镍掺杂的PNC的光诱导发光强度降低了18%。在加水实验中，掺镍PNC的光诱导发光强度是未掺杂PNC的三倍。另外，还采用旋涂法制备了一种发光二极管。Ni:CsPbBr₃的效率超过CsPbBr₃PNCs的效率。在最佳效率(0.3 cd A^–1)下，最大亮度为833 cd m^–2。因此，镍掺杂的PNC有望有助于未来显示器件的性能改进。

图1| a)Pb²⁺被更小的Ni²⁺离子取代前后钙钛矿CsPbBr₃PNCs的结构特性示意图。b)用不同量的Ni制备的CsPbBr₃ PNC flms的XRD图案。

图2|a) CsPbBr₃和镍的XPS情况(镍/铅= 2.5)。

图3| a)未掺杂的CsPbBr₃和镍取代的CsPbBr₃  PNC的吸收。b)具有不同镍/铅比的原始和掺镍CsPbBr₃  PNC的PL峰。

图4| 在恒定紫外辐射(365 nm，4W)下，原始CsPbBr₃和Ni²⁺取代CsPbBr3 PNCs的标准光诱导发光强度(镍/铅= 2.5)。

图5| PeLED的器件结构。b)作为驱动电压函数的电流密度和作为驱动电压函数的亮度。

总之，本文改进了铅基钙钛矿量子点的性质，为了提高其在大气中的稳定性，在三硫化二锑PNCs结构中掺杂了不同浓度的二价过渡金属元素镍。结果，与未掺杂样品相比，稳态光诱导发光强度增加了3.8倍，时间分辨的光诱导发光衰减增加了13.717纳秒，量子效率提高了26.2%。测试了具有不同镍/铅比的镍:Ni:CsPbBr₃PNCs对湿气和紫外光的稳定性。Ni²⁺掺杂提高了PNC的稳定性。这种令人难以置信的材料稳定性为Ni²⁺掺杂剂的积极作用和出色的发射性能提供了明确的证据。（文：SSC）