發射明亮綠色熒光的Cs4PbBr6/CsPbBr3鈣鈦礦納米復合聚合物薄膜

近年來，具有優良的光電性能的鈣鈦礦材料得到了空前發展。在太陽能電池，高能射線檢測，LED發光器件，激光器等許多其他領域都掀起了研究熱潮。而特別是在顯示領域，鈣鈦礦材料因為其可溶液加工處理，而保證了其在未來工業化低成本和大面積制備的基礎，同時其在可見光譜中的可調諧發射顏色和窄帶發射確保了逼真的色彩呈現。與現有的已商業化的熒光粉相比，鈣鈦礦材料具有更廣闊的色域范圍，被普遍認為是下一代顯示材料的有力候選之一。

    在過飽和重結晶方法的基礎上，研究人員在室溫環境下將Cs4PbBr6/CsPbBr3原位嵌入到了聚合物薄膜中。

   制備得到的鈣鈦礦納米復合薄膜可發射明亮的綠色熒光，量子產率達到62%, 半峰寬僅19 nm。該薄膜不僅具有**的光學性質，而且寬禁帶的Cs4PbBr6和疏水性的PMMA對 CsPbBr3具有雙重保護，使得制備得到的聚合物薄膜的水穩定性和光穩定性都有**改善。 

   進一步的，研究人員通過將發射綠色熒光的CCs4PbBr6 / CsPbBr3鈣鈦礦納米復合薄膜、發射紅色熒光的CdSe/ZnS量子點聚合物膜以及藍色LED背光進行整合，較終成功得到具有131% NTSC 1953色域和98% Rec.2020 色域的超廣色域顯示模組。將其組裝到智能手機中后，與原始LCD屏幕對比，可以很直觀的觀察到使用鈣鈦礦復合薄膜的屏幕能提供更豐富的色彩細節，尤其是紅色和綠色方面色彩表現效果明顯。該研究工作成功且直觀的展示了一種具有高性能的鈣鈦礦復合薄膜在廣色域顯示領域方面的突出優勢，為鈣鈦礦復合薄膜在LCD顯示領域的應用提供了有力的可行性依據。

為了更詳細地研究不同的重組時間，用405 nm下激發了樣品并測量了熒光衰減數據，相應的數據將顯示為顏色圖(圖4d)。由于納米晶和超晶體都存在于兩個樣本中，但數量不同，因此可以觀察到與波長有關的衰減，該衰減反映了兩個種群。納米晶占據了PL峰的短波長一側，而超晶體則發射了更長的波長，這是因為通過miniband形成降低了躍遷能量。從圖4e中可以看出，對于更長的發射波長，PL壽命會相應的增加。因此，超晶體的電子-空穴對復合率較低，與DT數據一致。

對于納米晶，電子和空穴被限制在單個納米晶體中。周圍環境的低介電常數導致電子和空穴之間庫侖相互作用的弱屏蔽，從而導致高激子結合能。這導致較高的輻射復合率。另一方面，在超晶體中，由于超晶體中各個納米晶之間的**耦合，因此可以在導帶和價帶中形成miniband。這些miniband允許電荷載流子在超晶體內離域(圖4f)。此外，由于納米晶的堆積，介電常數的增加導致對庫侖相互作用的篩選更加強烈。因此，激子結合能變小，重組過程變慢。

如上所述，由于對鈣鈦礦納米晶的形成和純化尚未完全了解。因此在納米材料的大多數合成過程中，沉積物都會被選擇性丟棄，而將注意力集中在分散良好的納米顆粒上。在鈣鈦礦納米晶的熱注入合成中，沉積物被保留。認為通過熱注射法冷卻CsPbBr3的過程中形成超晶體自組裝過程可使產物進一步純化。納米晶的大小符合高斯尺寸分布。在冷卻過程中，大小相似的納米晶會自組裝成超晶體，從而留下較小或較大的納米顆粒。通過低速離心，僅自組裝的超晶體被離心分離出來。在傳統的合成方法里，離心后的產物會被稀釋成較稀的溶液。因此，**，超晶體的作用仍未被發現。認為，這種導致超晶體形成的自我尺寸選擇過程是合成**納米晶的非常關鍵的步驟。

使用原位熒光跟蹤，詳細討論了CsPbBr3 納米晶合成過程中的不同階段，并通過SAXS和WAXS測量觀察到了溶液中超晶體的自發形成。整個過程的光學特性在DT譜學和時間分辨PL測量的miniband形成和庫侖篩選方面進行了討論，由于電荷載流子的離域，膠體超晶格的衰變時間更長。較后，根據自我尺寸選擇過程提出了鈣鈦礦納米晶生長的定性模型。

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wyf 02.26