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用戶速遞|葉志鎮院士/何海平教授:液晶顯示與X射線成像中鈣鈦礦材料的創新應用
更新時間:2024-09-18瀏覽:818次

近日,浙江大學材料學院葉志鎮院士團隊在高光效、高穩定鈣鈦礦復合結構方面取得重要進展,研究成果以“Highly efficient and ultra-stable CsPbBr3 composites for LCD devices and X-ray imaging"為題發表在國際知*學術期刊Journal of Materials Chemistry C (doi:10.1039/d3tc04701f)上。浙江大學為該論文第一單位,王朋博士、王昭宇博士、朱美怡博士為共同第一作者,葉志鎮院士、何海平教授、樊超博士為共同通訊作者。

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鈣鈦礦量子點是一種具有優異光學性能的零維半導體結構,其具有高量子產率、可調控的發光波長、*高的缺陷容忍度等優點,在照明、顯示、成像等應用領域具有*高的商業價值。然而,由于量子點的尺寸在納米量級,表面缺陷對量子點的光學性能影響很大。表面缺陷的富集會導致量子點熒光淬滅,并且影響其穩定性。因此,表面鈍化和封裝對實現高光效、高穩定性的鈣鈦礦量子點至關重要。

有鑒于此,王朋博士等聯合開發了一種改良的固態煅燒方法,實現了鈣鈦礦量子點表面鈍化和封裝一體化,提升了固態煅燒制備鈣鈦礦量子點的光效和光、熱穩定性,并進一步將這些量子點應用于寬色域液晶顯示和高靈敏度X射線探測中。

該工作通過用3-(癸基二甲基銨)-丙烷磺酸鹽內鹽(DPSI)鈍化CsPbBr3量子點表面,并進一步用二氧化硅模板(MS)封裝這些量子點,獲得了具有93.2%高光致發光量子產率的超穩定CsPbBr3-DPSI/MS納米復合材料。在苛刻的協同老化條件下(溫度60℃,濕度90%RH,功率密度3500 W/m2的藍光照射)保存1000小時后,CsPbBr3-DPSI/MS仍然保持其初始光致發光強度的90%。該工作在不同時間尺度下觀測了有/無DPSI鈍化量子點的發光壽命,發現DPSI鈍化可以有效抑制鈣鈦礦淺能級缺陷,可以有效提升鈣鈦礦量子點激子復合效率。

這些CsPbBr3-DPSI/MS材料與KSF熒光粉共同作用在液晶顯示器的背光模塊中,可以實現111.7%NTSC的寬色域顯示性能。此外,這些CsPbBr3-DPSI/MS材料表現出優異的X射線探測性能,實現了16 lp/mm的X射線成像空間分辨率和339 nGyair/s的低檢測極限。

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DPSI鈍化抑制淺能級缺陷提升量子點光效

以上圖中可見,CsPbBr3-DPSI/MS復合材料的熒光量子產率提高到了93.2%。在405nm的飛秒激光激發下,條紋相機獲取得到的圖像表明,CsPbBr3-DPSI/MS平均壽命從323ps(鈍化前)增加到454ps,這也證實了DPSI在鈣鈦礦量子點表面的有效鈍化作用。

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關于本文中準二維鈣鈦礦復合材料的測試部分,超快時間分辨光譜數據使用卓立漢光公司的ST-10條紋相機獲得,穩態瞬態熒光光譜數據采用OmniFluo900穩態瞬態熒光光譜儀獲得。

ST-10條紋相機時間分辨率可達到5ps,可匹配多種焦長光譜儀,快速追蹤超快發光的動力學過程。OmniFluo900為模塊化搭建結構,通過搭配不同的光源、檢測器和各類附件,為紫外/可見/近紅外發光測試提供綜合解決方案,也為鈣鈦礦發光器件、鈣鈦礦光伏器件及鈣鈦礦量子點的研發提供有利工具。

   

條紋相機超快時間分辨系統      OmniFluo900系列穩態瞬態熒光光譜儀 

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