Detta arbete visar facile rumstemperatur syntes av kolloidal Quantum-slutna bly Halid perovskit nanotrombocyter med ligand-Assisted renederbörd metod. Syntetiserade nanotrombocyter visar spektralt smala optiska egenskaper och kontinuerlig spektral inställnings i hela det synliga området genom att variera sammansättningen och tjocklekar.
I detta arbete, vi visar en facile metod för kolloidalt bly Halid perovskit nanotrombocyt syntes (kemisk formel: L2[ABX3]n-1BX4, l: butylammonium och octylammonium, a: methylammonium eller formamidinium, B: bly, X: bromid och iodide, n: antal [BX6]4- oktaedriska skikt i riktning mot nanotrombocyter tjocklek) via ligand-Assisted renederbörd. Individuella perovskit prekursorer lösningar bereds genom att lösa varje nanotrombocyter beståndsdel salt i n, n-dimetylformamid (DMF), som är en Polar organiskt lösningsmedel, och sedan blanda i specifika förhållanden för riktade nanotrombocyter tjocklek och sammansättning. När den blandade prekursorer-lösningen tappas i nonpolar toluen inducerar den plötsliga förändringen i lösligheten den momentana kristalliseringen av nanotrombocyter med ytbundna alkylammoniumhalidligander som ger kolloidalt stabilitet. Photoluminescence och absorption Spectra avslöjar emissiva och starkt Quantum-slutna funktioner. Röntgendiffraktion och transmissionselektronmikroskopi bekräfta den tvådimensionella strukturen av nanotrombocyter. Dessutom visar vi att bandet gap perovskit nanotrombocyter kan kontinuerligt trimmas i det synliga området genom att variera stökiometrin av metallhalogenlampor ion (s). Slutligen visar vi flexibiliteten i ligandassisterad renederbördsmetod genom att introducera flera arter som yttak-ligander. Denna metod är en enkel procedur för att förbereda dispersioner av emissiva 2D kolloidal halvledare.
Under det senaste decenniet, tillverkning av bly Halid perovskiter solceller1,2,3,4,5,6 har effektivt belyst de utmärkta egenskaperna hos denna halvledarmaterial, inklusive långa diffusions längder7,8,9,10, kompositions inställnings4,5,11 och lågkostnads syntes12. I synnerhet den unika karaktären av defekt tolerans13,14 gör bly metallhalogenlampor perovskiter fundamentalt skiljer sig från andra halvledare och därmed mycket lovande för nästa generations optoelektroniska applikationer.
Förutom solceller, bly halogenider perovskiter har visat sig göra utmärkta optoelektroniska enheter såsom lysdioder6,15,16,17,18, 19,20,21,22, lasrar23,24,25och photodetektorerna26,27, 28. Särskilt, när de bereds i form av kolloidalt nanokristaller18,29,30,31,32,33,34, 35,36,37,38,39,40,41,42,43, lead metallhalogenlampor perovskiter kan uppvisa stark Quantum-och dielektrisk-instängdhet, stora Exciton bindande energi44,45, och ljusa luminiscens17,19 tillsammans med facile lösning processbarhet. Olika rapporterade geometrier inklusive kvantprickar29,30,31,32, nanorör33,34 och nanotrombocyter18, 35,36,37,38,39,40,41,43 ytterligare demonstrera form inställnings av bly Halid perovskit nanocrystals.
Bland de nanocrystals, kolloidal tvådimensionell (2D) bly Halid perovskites, eller “Perovskite nanotrombocyter”, är särskilt lovande för ljus avger applikationer på grund av stark förlossning av laddningsbärare, stora Exciton bindande energi når upp till hundratals meV44, och spektralt smala utsläpp från tjocklek-rena ensembler av nanotrombocyter39. Dessutom, anisotropisk emission rapporteras för 2D perovskit nanokristaller46 och andra 2D halvledare47,48 belyser potentialen för att maximera utkoppling effektivitet från perovskit nanotrombocytbaserade ljusavgivande anordningar.
Här visar vi ett protokoll för enkel, universell, rumstemperatur syntes av kolloidal bly Halid perovskit nanotrombocyter via en ligand-Assisted renederbörd teknik36,38,49. Perovskite-nanotrombocyter som innehåller jodid och/eller bromid, metylammonium eller formamidinium organiska katjoner, och variabla organiska ytligander demonstreras. Förfaranden för att kontrollera absorption och utsläpp energi och tjocklek renhet av kolloidalt dispersion diskuteras.
Produkten av denna syntes är kolloidalt bly Halid nanotrombocyter utjämnade av alkylammonium metallhalogenlampor yta ligander (figur 1a). Figur 1b visar det syntetiska ingreppet av kolloidalt perovskit-nanotrombocyter via ligand-assisterad renederbörd. Sammanfattnings, upplöstes konstituerande prekursor salter i en Polar lösningsmedel DMF i specifika förhållanden för önskad tjocklek och sammansättning, och sedan injiceras i toluen, som är nonpolar. P?…
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöddes av det amerikanska energidepartementet, Office of Science, grundläggande Energivetenskaper (BES) under tilldelnings nummer DE-SC0019345. Seung Kyun ha stöddes delvis av Kwanjeong Education Foundation Overseas doktors program stipendium. Detta arbete har gjort användningen av MRSEC gemensamma experimentella anläggningar på MIT, med stöd av National Science Foundation under tilldelning nummer DMR-08-19762. Vi tackar Eric Powers för hjälp med korrektur och redigering.
Equipment | |||
365nm fiber-coupled LED | Thorlabs | M365FP1 | Excitation source (Photoluminescence) |
Avantes fiber-optic spectrometer | Avantes | AvaSpec-2048XL | Photoluminescence detector (Photoluminescence spectra) |
Cary 5000 | Agilent Technologies | UV-Vis spectrophotometer (Absorption spectra) | |
FEI Tecnai G2 Spirit Twin TEM | FEI Company | Transmission electron microscopy (TEM) operating at 120kV | |
PANalytical X'Pert Pro MPD | Malvern Panalytical | X-ray diffraction (XRD) operating at 45 kV and 40 mA with a copper radiation source. | |
Materials | |||
n-butylammonium bromide (BABr) | GreatCell Solar | MS305000-50G | |
n-butylammonium chloride (BACl) | Fisher Scientific | B071025G | butylamine hydrochloride |
n-butylammonium iodide (BAI) | Sigma-Aldrich | 805874-25G | |
N,N-dimethylforamide (DMF) | Sigma-Aldrich | 227056-1L | Anhydrous, 99.8% |
n-dodecylammonium bromide (DDABr) | GreatCell Solar | MS300880-05 | |
formamidinium bromide (FABr) | GreatCell Solar | MS350000-100G | |
formamidinium iodide (FAI) | GreatCell Solar | MS150000-100G | |
n-hexylammonium bromide (HABr) | GreatCell Solar | MS300860-05 | |
lead bromide (PbBr2) | Sigma-Aldrich | 398853-5G | .99.999% |
lead chloride (PbCl2) | Sigma-Aldrich | 268-690-5G | 98% |
lead iodide (PbI2) solution | Sigma-Aldrich | 795550-10ML | 0.55M in DMF |
methylammonium bromide (MABr) | GreatCell Solar | MS301000-100G | |
methylammonium iodide (MAI) | GreatCell Solar | MS101000-100G | |
n-octylammonium bromide (OABr) | GreatCell Solar | MS305500-50G | |
n-octylammonium chloride (OACl) | Fisher Scientific | O04841G | octylamine hydrochloride |
n-octylammonium iodide (OAI) | GreatCell Solar | MS105500-50G | |
iso-pentylammonium bromide (i-PABr) | GreatCell Solar | MS300710-05 | |
toluene | Sigma-Aldrich | 244511-1L | Anhydrous, 99.8% |