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杜亚平团队《JACS Au》：Eu2+摻雜使钙钛矿纳米晶颜色可调、稳定性增强！

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來源：材料科學與工程

鹵化铯鉛（CsPbX3，X=Br，Cl，I）鈣钛礦納米晶體（NCs）在整個可見光譜範圍內具有可調諧的帶隙，並有望用于各種光電子器件應用。然而，在不利條件下的較差性能限制了它們在實際光電中的進一步發展。

來自南開大學等單位的研究人員通過將Eu2+摻雜到CsPbBr3的B位，以可忽略的晶格畸變，開發了高度穩定的鈣钛礦NCs。Eu2+摻雜的CsPbBr3 NCs表現出可調的綠色到青色發射，高光致發光量子産率，以及良好的抗惡劣條件，包括紫外線照射、濕氣侵蝕和極性溶劑分子腐蝕。特別是，在空氣中連續加熱下，Eu2+摻雜後CsPbBr3 NCs的熱穩定性大大增強，同時表現出Eu2+的發射。此外，制備了摻雜Eu2+的CsPbBr3-NC基青色发光二极管，该二极管在不同电流密度下表现出窄的激子发射。这项工作將为开发合理的镧系元素离子摻雜策略开辟道路，以进一步推进钙钛矿纳米材料的实际应用。相关论文以题目为“Strain-Negligible Eu2+ Doping Enabled Color-Tunable Harsh Condition-Resistant Perovskite Nanocrystals for Superior Light-Emitting Diodes”發表在JACS Au期刊上。

論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.2c00593

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自2015年第一份报告以来，鹵化铯鉛（CsPbX3，X=Br，Cl，I）納米晶體（NCs）表現出優異的光物理性質，包括低成本、強激子吸收、高光致發光量子産率（PLQY）、窄激子發射光譜和通過改變鹵素組成實現的可調發光。因此，近年來，CsPbX3鈣钛礦已廣泛應用于發光二極管（LED）、太陽能電池、激光器、閃爍器、和光電子器件。作爲典型的全有機鹵化物鈣钛礦，CsPbBr3可通過多種方法合成，表現出高效的亮單色綠色窄發射，在許多領域受到廣泛關注。然而，CsPbBr3 NCs還存在兩個關鍵問題，即鉛（Pb）毒性和耐濕/耐熱性差。爲了解決這些挑戰，迄今爲止，用镧系元素（Ln）離子或過渡金屬離子摻雜B位已被認爲是一種有希望的解決方案，可以調節鹵化物鈣钛礦NCs的電子結構和光學性質，同時降低鉛的毒性。（文：愛新覺羅星）

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圖1。（a?f）Eu2+摻雜CsPbBr3 NCs的TEM圖像，Eu2+摻雜率为x=0%，x=1.3%，x=2.5%，x=3.6%，x=6.1%，x=7.9%。（i）所有Eu2+摻雜的CsPbBr3 NCs的XRD圖谱。（j）Eu2+摻雜CsPbBr3（x=7.9%）NC中Cs、Pb、Eu和Br元素的STEM圖像和元素映射。（k）顯示Eu2+取代Pb2+的示意圖。

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圖2。（a）未摻雜和摻雜Eu2+的CsPbBr3（x=7.9%）NCs在不同温度下連續加熱的激子发射强度（未摻雜：黄色虚线，摻雜Eu2+：藍色虛線）和Eu2+发射强度（紫色虚线圖）：50、60、70、75、80、90、100°C，隨著加熱時間的增加。（b）未摻雜CsPbBr3 NCs的歸一化PL光譜隨著加熱時間的增加（365 nm激發）在75°C下連續加熱。（c）Eu2+摻雜CsPbBr3（x=7.9%）NCs的歸一化PL光譜在75°C下連續加熱，加熱時間增加（365 nm激發）。（d）室溫紫外激發下Eu2+摻雜CsPbBr3 NC基薄膜的照片。（e）室溫下Eu2+摻雜CsPbBr3-NCs基薄膜的熱成像。（f）在UV激發下，在75°C下連續加熱48小時後，Eu2+摻雜CsPbBr3 NC基薄膜的照片。（g）在75°C下連續加熱48小時後，Eu2+摻雜CsPbBr3 NC基薄膜的热圖像。

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圖3。（a）Eu2+摻雜的CsPbBr3 NC基LED的發光光譜和在499 nm下發出青色光的工作LED的插圖照片。（b）對應于LED器件的CIE坐標（紅色十字）。（c）LED器件在不同驅動電流下的發射光譜。