中國粉體網(wǎng)訊 鈣鈦礦納米顆粒可以通過簡單的工藝處理來穩(wěn)定納米晶體表面，進(jìn)而大幅度改善太陽能電池和發(fā)光二極管的性能。
阿卜杜拉國王科技大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)找到了一種新的研究工藝，利用該工藝可以提高光學(xué)納米晶體的化學(xué)穩(wěn)定性，并且這種工藝不會降低光學(xué)納米晶體的電學(xué)性能。
鹵化物鈣鈦礦是一類極具有研究應(yīng)用前景的光電子學(xué)和光伏材料。這些材料具有著較長的電荷載流子擴(kuò)散長度，因此可以有效地吸收可見光，并且它們的制造工藝簡單價(jià)格低廉。光學(xué)器件的性能也可以通過納入納米尺度的顆粒來改善，納米尺度的顆粒具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其聚合體衍生物的發(fā)光和吸收特性。所以科學(xué)家們十分熱衷于嘗試將這兩種工藝方法結(jié)合起來。但是挑戰(zhàn)在于微小的鈣鈦礦顆粒化學(xué)性質(zhì)并不總是穩(wěn)定的，并且它們的原子晶體結(jié)構(gòu)難以控制。
連接分子，又稱為配體，可以穩(wěn)定納米晶體。這種所謂的鈍化可以通過在鈣鈦礦顆粒周圍形成電絕緣殼，從而抑制其在電子器件中的有效性。
如今，Osman Bakr的研究團(tuán)隊(duì)以及來自阿卜杜拉國王科技大學(xué)和上海技術(shù)大學(xué)的合作者們共同創(chuàng)造了由碘化銫-碘化鉛制成的由2,2'-亞氨基二苯甲酸（IDA）配體鈍化的鹵化物鈣鈦礦納米晶體。他們表示，這種鈍化處理工藝提供了必要的化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)這種穩(wěn)定性對光電子器件十分有必要。鈍化過程很簡單：只需將IDA粉末添加到納米晶體溶液中，并使用離心機(jī)除去過量的IDA即可。
該團(tuán)隊(duì)選擇IDA材料是因?yàn)樗且环N雙齒配體，這意味著它可以在兩個(gè)位點(diǎn)上與納米晶體結(jié)合。“在這種應(yīng)用中使用的常規(guī)配體，如油酸，在鈣鈦礦納米晶體表面上是動態(tài)的，容易松動，”論文的第一作者潘�。ㄒ簦┱f道。“這就是我們應(yīng)用雙羧酸基團(tuán)來強(qiáng)力結(jié)合在材料表面上的原因，同時(shí)這種材料也可以在室溫下穩(wěn)定鈣鈦礦結(jié)晶相。”
潘�。ㄒ簦┖退膱F(tuán)隊(duì)比較了鈍化樣品和未鈍化樣品的光學(xué)性質(zhì)，結(jié)果顯示這種鈍化處理可以有效提高光致發(fā)光率（從80％到95％以上），光致發(fā)光率是衡量吸收的每個(gè)光子發(fā)射多少光子量的單位。實(shí)驗(yàn)結(jié)果同時(shí)顯示，五天后未鈍化納米晶體發(fā)射的光強(qiáng)度顯著下降，但I(xiàn)DA處理的樣品在15天后仍以90％的初始水平發(fā)光。
該研究團(tuán)隊(duì)表示，使用經(jīng)過處理穩(wěn)定的鹵化物鈣鈦礦納米晶體來構(gòu)建發(fā)光二極管，就最大亮度和發(fā)光效率而言，該紅光產(chǎn)生裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于未鈍化的控制裝置。
“我們下一步目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，并創(chuàng)建一個(gè)性能提升超過10％的基于鈣鈦礦納米晶體的LED�！迸丝。ㄒ簦┱f。
