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准二维(quasi-2D)钙钛矿发光二极管(PeLED)因其独特的量子限域效应和优异的光热稳定性而被认为是电致发光领域最有潜力的候选器件之一。准二维钙钛矿薄膜制备过程，往往需要加入一定量的有机大阳离子，这些大阳离子的引入能减少钙钛矿晶粒尺寸，极大的改善薄膜的表面形貌，同时提高量子荧光产率以及载流子寿命。然而，加入有机大阳离子也会导致低维相形成难以预测，过多的低维相存在会造成电荷的积累，使得电荷传输受阻，参与辐射复合的载流子密度下降；另一方面，晶粒尺寸的下降也会造成晶界缺陷的增多，非辐射复合比率增加。如果能有效解决这两方面的问题，就能进一步提升准二维钙钛矿器件的性能。 针对上述问题课题组研究人员提出了一些解决方案：通过引入氨基酸有机分子，利用氨基，羧基与钙钛矿低维相的相互作用，优化了低维相的组成；同时载流子寿命提高，缺陷密度减少，器件性能得到了显著提高。相关结果发表在Advanced Optical Materials上。 在前驱溶液中，5AVA分子的羧酸会自发的解离出氢离子并与氨基结合，得到碱性的羧酸根基团和酸性的氨基基团，它们可分别与Pb2+离子形成配位键，与卤素离子形成氢键。这些相互作用在低维相的形成过程中起着至关重要的作用，能显著抑制了n=1和n=2低维相的形成，使得钙钛矿低维相分布更加集中，这有利于电荷转移过程，提高辐射复合载流子密度。除此之外，羧酸根离子上的O原子具有富电子特性，与不饱和铅离子结合，能有效钝化卤素空位缺陷，减少非辐射复合比率。引入5AVA有机分子，准二维钙钛矿薄膜的量子荧光产率得到了进一步提高，载流子寿命显著增大。同时钙钛矿LED器件效率从13.9%提高到19.3%，最大亮度为11782.22cd m-2，电流效率达到61.8cd A-1。同时我们制备了大面积钙钛矿器件（器件有效面积为0.9 cm2），得到大面积器件效率为9.78%，最大亮度为6157.6 cd m-2。 原文链接： https://doi.org/10.1002/adom.202200276  

2022年5月9日，Applied Physics Letters（《应用物理快报》）在线发表了课题组有关半透明、无铅Cs3Bi2I9单晶自驱动光电探测器的重要研究进展，论文题为“Semi-Transparent, High-Performance Lead-Free Cs3Bi2I9 Single Crystal Self-Driven Photodetector”。物理学院2020级硕博连读生董开连为论文第一作者，武汉大学物理学院方国家教授、柯维俊教授以及东莞理工学院周海副教授为论文通讯作者，武汉大学物理科学与技术学院为论文第一署名单位。金属卤化物钙钛矿因其具有结晶性能好、吸光系数高、带隙可调、低激子结合能、易溶液法制备、低成本等特性而引起人们的广泛关注，被广泛应用于电池、探测器、发光、激光等领域。传统的Pb基的钙钛矿体系在光电器件中取得了很好的性能，但其毒性、水热不稳定性是制约其进一步发展的关键因素。因此环境友好、稳定的全无机非铅钙钛矿是如今研究的热点。在众多非铅钙钛矿体系中，研究得较多的是Sn、Ge、Bi、Cu基钙钛矿体系。但是Sn、Ge、Cu基体系由于其易被氧化而具有一定的局限性。Bi与Pb相邻，具有相近的离子半径、化学性质，是很有前途的稳定、无毒的非铅替代品。此外，单晶相比于多晶薄膜而言，其缺陷更少，更有利于构筑高性能器件。因此，在这项工作中，我们首次采用反溶剂辅助空间限域法生长高质量Cs3Bi2I9单晶微米片，其尺寸可达数百微米，并构筑了ITO/SnO2/ Cs3Bi2I9/PTAA/Au/ITO半透明探测器。我们通过调节Au的厚度，实现了Au/ITO薄膜在品质因子、光透过率以及阻挡溅射ITO刻蚀的权衡，最终经优化的器件在没有外加电压驱动下具有很好的透过率和光探测能力。器件在300-800 nm范围具有31.75%的平均光透过率，其开关比约5700，响应度高达52.06 mA/W，探测率在1012量级，线性动态范围高达140.7 dB，且我们的器件对弱光具有良好的探测能力，最低可响应光功率为0.34 nW。最后，我们的器件还呈现出良好的工作稳定性。 Fig. (a) The transmittance spectrum curve of 25 nm Au/ITO device (inset: photography of 25 nm Au/ITO device). (b) Logarithmic I-V characteristics of the 25 … Continue reading →