浙大Science：玻璃中稳定钙钛矿纳米晶的三维直接光刻

温华 2年前 (2022-01-21) 3367浏览

【引言】

钙钛矿的光学性质的成分调谐通常是在溶液中进行，以制造具有长期稳定性的高性能器件材料，如混合氯溴化物和溴碘化物钙钛矿分别用于光谱稳定和高效率的蓝光和红色发光二极管(LED)。尽管近年来在光电性能方面取得了一定的进展，但低的结构稳定性一直是限制实际钙钛矿器件应用的障碍，许多策略如表面钝化或器件封装已经被开发出来。在这些方法中，提高器件稳定性需要在薄膜或器件层面上额外的加工步骤，而不是调整纳米晶体(NC)性能的组成部分。

NCs在玻璃中的后合成掺入导致了先进的光子功能。然而，对玻璃内部NCs的化学组成和禁带的三维(3D)裁剪，以及反过来对NC基光子器件功能的调谐，都是具有挑战性的。最近，超快激光已被用于在透明固体中制造3D功能结构，但功能结构的内部成分可调性相当有限。

今日，浙江大学邱建荣课题组，报道了利用三维直接光刻技术，尤其是超快激光脉冲引起的局部熔化和随后的结晶，在掺杂金属氧化物玻璃中制备了可调成分和带隙的钙钛矿纳米晶。通过超快激光诱导液体纳米相分离，将成分从CsPb(Cl_1-xBr_x)₃转变为CsPbI₃，在纳米尺度上控制卤离子的分布，实现在480-和700-纳米波长之间可调PNC带隙及其光致发光。这种钙钛矿纳米晶玻璃材料的3D打印结构，对紫外线照射、有机溶液和高温（高达250°C）表现出显著的稳定性，有望用于光学存储、微型发光二极管和全息显示器。同时，实验验证了所提出的钙钛矿纳米晶PNC形成和组分可调性机理。相关研究成果以Three-dimensional direct lithography of stable perovskite nanocrystals in glass为题发表在Science上。