可控可逆相变！用于白光LED的全无机钙钛矿

来源：材料科学与工程

基于全无机钙钛矿之间可控和可逆的相变，以接近100％的产率获得稳定且高效的黄光CsCu2I3，该策略已首次有效成功用于制造高质量的电致发光白光发光二极管。然而，迄今为止，只有少数基于钙钛矿的电致发光白光发光二极管（WLED）被报道。因此，基于钙钛矿的WLEDs是一个极具挑战性的任务，来自吉林大学等单位的研究人员针对这一现象进行了研究。相关论文题目以“The Controllable and Reversible Phase Transformation between All-inorganic Perovskites for White Light Emitting Diodes”发表在Journal of Materials Chemistry C期刊上。

本文报道了Cs3Cu2I5与CsCu2I3之间的可控和可逆相变。该方法成功地合成了高效、稳定的全无机铜基钙钛矿CsCu2I3，并首次成功地用于电致发光WLEDs的制备。实验证明，反应时间和溶剂极性可以控制Cs3Cu2I5与CsCu2I3的转化速率。CuI在“CuI剥离”过程中的分解速率是由Cs3Cu2I5与CsCu2I3转化的主要原因。“CsI/CuI剥离”是Cs3Cu2I5与CsCu2I3之间可控和可逆相变过程中的两种机制。值得注意的是，黄色发光的CsCu2I3和蓝色发光的Cs3Cu2I5可以共存，并且它们在混合粉末或薄膜状态下的发光不相互影响，这有利于获得单一的发射层。此外，高质量的WLEDs显示CIE坐标为（0.327，0.348），CRI为94。

本文对CuI基卤化物材料的相变进行了深入的探索，有助于铜基钙钛矿的合成，也为无铅钙钛矿的应用提供了新的途径。此外，还提出了一种可行的全钙钛矿基电致发光WLEDs的设计方案。 

图1（a）CsCu2I3的XRD图案与CsCu2I3的标准XRD图案的比较。（b）CsCu2I3的态密度图。（c）Cs3Cu2I5和CsCu2I3的归一化PL谱。λex=300 nm。（d）研究了环境条件下CsCu2I3的PLQY随储存时间的变化。（e）一小时乙醇处理产物的XRD图谱与Cs3Cu2I5和CsCu2I3的标准XRD图谱进行比较。（f）一小时乙醇处理产物Cs3Cu2I5和CsCu2I3的归一化PL光谱。λex=327 nm。（g） 在紫外光照射（254 nm）下，通过时间控制获得Cs3Cu2I5和CsCu2I3不同发光混合物的图像。（h）在紫外光（254 nm）下，通过溶剂极性控制获得了Cs3Cu2I5和CsCu2I3不同发光混合物的图像。

图2转换过程I-IV的示意图。

图3（a）与CsCu2I3的标准XRD图相比，P1的XRD图。（b）P1和CsCu2I3的归一化PL光谱。 λex＝300nm。通过分别观察DMSO中的CsCu2I3溶液和ACN中的CsCu2I3溶液获得的薄膜的XRD图（c）和归一化PL光谱（d）。插图：在UV照明（254 nm）下的胶片图像。

图4 a）白色发光二极管（WLED）的示意结构。（b） 3.6V下的电致发光（EL）光谱（c）CIE色度图（插图：白色器件照片）。（d）电流密度电压亮度（J-V-L）特性。（e）电流效率和功率效率作为亮度的函数。