準二維鈣鈦礦R2(ABX3)n-1BX4聚合物片的**穩(wěn)定發(fā)光

有機-無機雜化鈣鈦礦因其**的光電性能以及簡單廉價的制備工藝在近幾年里掀起了新的研究熱潮，并已在太陽能電池、發(fā)光二極管、激光器和光催化等領(lǐng)域得到廣泛研究與應(yīng)用。然而鈣鈦礦材料對水氧、紫外線極為敏感，其較差的穩(wěn)定性一直是制約商業(yè)化應(yīng)用的主要障礙。準二維鈣鈦礦R2(ABX3)n-1BX4是采用大尺寸陽離子R部分取代小尺寸陽離子A，類似于將二維相與三維相摻雜，同時材料中存在天然形成的量子阱結(jié)構(gòu)，在光電應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的潛力。

光電器件的制造依賴于能夠?qū)崿F(xiàn)**的圖案化工藝，如掩模光刻、納米壓印和噴墨打印。噴墨打印是基于噴嘴中噴出的小體積液滴在基底上并且實現(xiàn)**定位的技術(shù)，可以實現(xiàn)圖案的無接觸加工和直接刻寫，不需掩模板、基底材料也**靈活，適合鈣鈦礦基等光電顯示器件的加工。

采用噴墨打印技術(shù)在三種商用聚合物PVC、PC和PMMA上獲得了圖案化的準二維鈣鈦礦-聚合物復(fù)合片材，并展現(xiàn)了穩(wěn)定**的發(fā)光性能。準二維鈣鈦礦-聚合物片的PLQY超過65%，FWHM為22 nm，在水中和空氣中分別暴露20天、50天，PL強度仍然保持初始值的80%；在強紫外線照射240小時后，PL仍然保持50%的強度。

圖一 噴墨打印制備準二維鈣鈦礦片

(a) 噴墨打印制備準二維鈣鈦礦復(fù)合片示意圖；

(b-d) 不同的聚合物（PVC、PC和PMMA）薄片上印刷的圖案照片。

圖二 準二維鈣鈦礦片的光譜表征

(a-b) PEA-PVC/PC/PMMA的PL光譜和紫外可見吸收光譜；

(c) 紫外燈下PEA-PVC的圖像；

(d) MA-PVC和PEA-PVC的PL光譜和紫外可見吸收光譜；

(e) PVC、MA-PVC和PEA-PVC的透射光譜；

(f) MA-PVC和PEA-PVC的TRPL光譜；

(g) PEA-PVC的TA光譜；

(h) PB2和PB3波長位置歸一化的時間分辨TA光譜。

圖三 鈣鈦礦-聚合物片在不同條件下的穩(wěn)定性測試

(a) 在25 mW/cm2藍光照射325 h下MA-PVC和PEA-PVC的PL強度和FWHM變化；

(b) 在空氣中放置50天MA-PVC和PEA-PVC的PL強度變化；

(c) 在水中放置50天MA-PVC和PEA-PVC的PL強度變化；

(d) 在不同溶液中的PEA-PVC樣品。

圖四 鈣鈦礦-聚合物片的大面積圖案應(yīng)用

紫外線照射下有圖案的鈣鈦礦-聚合物復(fù)合片圖像；

(b) (a)中紅色區(qū)域的微觀熒光圖像，其中黑色箭頭表示噴嘴的移動方向；

(c) (b)中藍色掃描區(qū)域的深度剖面圖。

采用噴墨打印技術(shù)在商用聚合物中嵌入準二維鈣鈦礦，由于其天然的量子阱結(jié)構(gòu)，PLQY較MA-聚合物樣品明顯改善，超過65%。此外，PEA-PVC樣品相較于其他聚合物樣品展現(xiàn)了更為**的光學性能，印刷圖案顯示出更好的均勻性。