解決鈣鈦礦白光發光二極體(WLED)照明穩定性的挑戰對其商業可行性至關重要。CsPbX3 (X = Cl, Br, I或混合)奈米晶體(NCs)由於其優越的光學和電子特性，在下一代照明中具有很大的前景。然而，CsPbX3 NCs固有的柔軟材料結構特別容易受到與WLED長時間工作相關的高溫的影響。此外，這些NCs在高溼度環境中也同樣面臨穩定性的挑戰，從而導致照明效能下降。
近日，西安交通大學汪敏強教授團隊提出了一種兩步雙封裝的方法，獲得的CsPbBr3@SiO2/Al2SiO5複合纖維(CFs)在極端條件下具有更高的光學穩定性。在測試中，採用這些CFs組裝的WLED，即使在高功率(100 mA)下長時間(9小時)持續工作，表面溫度達到84.2°C時，也能保持一致的電致發光(EL)強度和光電子引數。至關重要的是，在85°C和85%相對溼度下放置200小時，WLED保持了97%的初始熒光效率。這些發現強調了雙封裝策略在顯著提高鈣鈦礦材料穩定性方面的有效性，標誌著其在光電照明中的商業應用邁出了重要的一步。相關成果以題為“Stability Enhancement in All-Inorganic Perovskite Light Emitting Diodes via Dual Encapsulation”發表於Small。
https://doi.org/10.1002/smll.202310478
銫鹵化鉛鈣鈦礦CsPbX3(X = Cl, Br, I或混合)奈米晶體(NCs)由於其獨特的光電特性，包括高光致發光量子產率(PLQYs)，可調諧帶隙和窄發射，正在成為下一代光學照明材料的潛在候選者。儘管有這些優點，CsPbX3奈米材料對環境變化很敏感，特別是高溫，即使是最小的增量，也會顯著降低其光學效能。此外，暴露於高溼環境會導致這些NCs部分分解，對熒光質量產生負面影響。在光電器件中，長時間的高功率工作產生高表面溫度，對內部熒光材料的光學特性產生不利影響。因此，提高CsPbX3奈米材料的熱穩定性是該領域的一個重要研究方向。
本文作者提出了一種新的兩步包封方法來增強CsPbBr3奈米晶體的穩定性。採用高透光性和防水的SiO2層作為主要封裝層，隨後用耐高溫鋁矽酸鹽複合纖維(Al2SiO5CFs)封裝，獲得CsPbBr3@SiO2/Al2SiO5CFs，表現出良好的熱穩定性和水穩定性。隨後，採用兩步封裝法分別獲得CsPbI3@SiO2/Al2SiO5和CsPbCl3@SiO2/Al2SiO5CFs，並透過調整紅、綠、藍(RGB)比例組裝出穩定的WLED器件，在高功率(100 mA)下連續工作9 h後，器件的電致發光(EL)強度及其他光電引數均無明顯變化，此時器件表面溫度已高達84.2℃。這種出色的照明穩定性完美地滿足了當前市場對WLED器件的要求，極大地提高了鈣鈦礦材料在未來商業照明領域的競爭力。
圖1 對CsPbBr3NCs進行雙包封處理，得到了高穩定性CsPbBr3@SiO2/Al2SiO5CFs的示意圖。
圖2 CsPbBr3@SiO2/Al2SiO5CFs的結構和光學表徵
圖3 CsPbBr3@SiO2/Al2SiO5CFs的熱穩定性測試
圖4 CsPbX3@SiO2/Al2SiO5CFs組裝的WLED的穩定性測試
來自微信公眾號“材料科學與工程”。感謝論文作者團隊供稿支援。
