作者:Phys Thamarasee Jeewandara
（同organic）有机 钙钛矿纳米片薄膜的结构表征
(一)横截面扫描透射电子显微镜——高角度环形暗场(STEM-HAADF)图像，显示连续且无针孔的钙钛矿层
TPBi，2，2’，2 ”( 1，3，5-苯并咪唑)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)；聚(9-乙烯基咔唑)PVK
(二)放大的STEM-HAADF图像，显示钙钛矿纳米片的精细结构
插图:相应的快速傅立叶变换模式
(三)分散在铜网格上的钙钛矿纳米片的典型高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)图像
插图:对应的快速傅立叶变换模式
(四)HRTEM测量的纳米片尺寸分布统计图
平均尺寸是25
8纳米，对应的标准差为6
8 nm
高斯拟合被提供作为眼睛的指南
(五)掠入射广角x射线散射模式
衍射斑点起源于纳米片的晶面
qz = 1时的两个衍射点
065和qy = 1
070-1分别对应于β-CsPbBr3的{001}和{010}
信用:科学进展，10
1126/sciadv
abg8458 平面钙钛矿发光二极管是高性能和高性价比的电致发光器件，非常适合大面积显示和照明应用
通过探索具有高水平跃迁偶极矩比的发射层，研究人员可以提高平面发光二极管的光子输出耦合
基于各向异性钙钛矿的发光二极管效率低，这是由于调节TDMs取向的挑战以及实现高光致发光量子产率的困难，包括在组装的纳米结构膜中实现电荷平衡的挑战
在这项工作中，崔婕媛和中国化学、材料科学和光学研究团队展示了由单层纳米片制成的原位钙钛矿薄膜发出的高效电致发光
该团队实现了峰值外部量子效率(EQE)为23的发光二极管
6%代表高效的平面钙钛矿发光二极管
过渡偶极矩和金属卤化物钙钛矿 半导体中的光子发射特性基于跃迁偶极矩
材料中的分子可以通过光的吸收和发射达到激发态或非激发态，其中跃迁偶极矩和量子力学的规则可以帮助预测是否有可能跃迁到激发态
在材料中包含光学跃迁偶极矩的纳米片和纳米棒是高度各向异性的，并且它们的结构-性质关系对于平面发光二极管(led)是有意义的
一般来说，对于光耦合，跃迁偶极矩是水平取向的，而垂直取向的偶极矩会造成能量损失
金属卤化物钙钛矿是另一类新兴的溶液处理半导体，具有令人感兴趣的特性，包括高光致发光量子产率和可调发射波长
在这篇报道中，崔等人
描述了基于原位生长钙钛矿膜的高效发光二极管，以显示高水平跃迁偶极矩比率和高光致发光量子产率
钙钛矿纳米片薄膜的光学性质
吸收和光致发光(由405纳米激光激发)光谱
a
u
任意单位
(二)激发强度相关的光子晶体光纤
误差条代表0时PLQY测量的实验不确定度
以及相对光致发光强度和激发功率测定中的误差
信用:科学进展，10
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abg8458 纳米片的结构表征 该装置包含钙钛矿层，通过像差校正扫描透射电子显微镜(STEM)进行分析
研究小组从一种前体溶液中沉积出钙钛矿薄膜，这种前体溶液含有多种化合物，包括溶解在二甲基亚砜(DMSO)中的溴化锂、溴化铯和溴化铅
此后，使用高角度环形暗场()图像，Cui等人观察到平滑的钙钛矿膜
通过放大研究，他们发现了高结晶钙钛矿纳米片的高分辨率原子柱
此后，使用原子力显微镜，他们确定了材料的粗糙度，并使用高分辨率透射电子显微镜了解了钙钛矿晶体或纳米片的尺寸
钙钛矿纳米片薄膜的时域有限差分法取向
石英/TFB/PVK衬底上钙钛矿薄膜的角度相关光致发光测量
实验数据(灰色方块)由经典电磁偶极子模型(红线)拟合，给出84.4%的水平时分复用比
钙钛矿薄膜的后焦平面图像
(三)沿BFP图像(二)中虚线的p偏振光线切割(灰线)
这条切线的水平时分复用率为87%(红色实线)
信用:科学进展，10
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abg8458 纳米片薄膜的光学分析 该团队利用量子限制效应影响钙钛矿薄膜的电子和光学性质，然后量化钙钛矿薄膜的跃迁偶极矩的取向
此后，崔等人
用黑色焦平面光谱分析了钙钛矿薄膜的发光
为了实现这一点，他们用激光探测钙钛矿纳米片薄膜的一个小区域进行光激发
数据表明薄膜中跃迁偶极矩的水平取向具有极好的空间均匀性
该团队接下来使用来自不同区域的四个点的BFP数据来显示薄膜中水平跃迁偶极矩取向的优异空间均匀性
由于大体积有机铵阳离子的浓度和前驱体溶液中溴化锂的存在，钙钛矿纳米片薄膜以高光致发光量子产率取向
通过将大体积有机铵阳离子的浓度加倍，Cui等人
形成了具有强激子吸收峰的钙钛矿薄膜，并将纳米片在平坦基底上的水平取向归功于范德华相互作用
表征室温下工作的钙钛矿发光二极管 基于进一步的实验，该团队展示了在前驱体溶液中引入溴化锂(LiBr)如何改善薄膜的光致发光量子特性
此外，钙钛矿纳米片薄膜的电致发光光谱表明超纯绿色发射，并且纳米片薄膜的无针孔形态允许可忽略的电流泄漏
当他们使用为平面微腔开发的经典偶极模型对材料进行光学模拟时，结果表明31
基于纳米片膜的取向，钙钛矿器件为1%
尽管先前的工作旨在通过聚焦于各向异性胶体纳米结构的组装来控制跃迁偶极矩的取向，但高效电致发光需要以高量子产率合成各向异性胶体纳米结构
由于材料设计和装配要求，满足器件要求的潜力具有挑战性
基于钙钛矿纳米片薄膜的绿色发光二极管的器件表征
(一)电致发光光谱
插图:绿色发光二极管工作时的照片(有效面积:3
24平方毫米)
电致发光强度的角分布遵循朗伯曲线
典型器件的电流密度-亮度-电压特性
(四)EQE-电压关系的设备与冠军EQE的23
6%
(五)36台设备峰值当量直方图
高斯拟合作为眼睛的指南
(F)器件EQE的模拟结果作为钙钛矿发射层的PLQY和θ的函数的等高线图
(A)中所示的器件结构用于模拟
多层膜的折射率由椭偏仪获得
对于PLQY约为75%、θ为84%的钙钛矿纳米片薄膜，光学模拟预测最大EQE为23°
3%
信用:科学进展，10
1126/sciadv
abg8458 观点 通过这种方式，崔杰元和他的同事展示了如何调节钙钛矿薄膜的跃迁偶极矩的方向，以克服平面发光二极管的光耦合输出的限制，从而形成外部量子效率高达23的绿色发光二极管
6%
钙钛矿材料的化学多功能性使得Cui等人
为了将简易的方法扩展到原位生长的纳米片薄膜，以开发具有高外部量子效率的不同颜色的发光二极管
该工作描述了一种简单有效的方法来理解纳米结构的各向异性光学特性在光电子器件形成中的作用
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