浙大Science：玻璃中穩定鈣鈦礦納米晶的三維直接光刻

溫華 1年前 (2022-01-21) 2739瀏覽

【引言】

鈣鈦礦的光學性質的成分調諧通常是在溶液中進行，以制造具有長期穩定性的高性能器件材料，如混合氯溴化物和溴碘化物鈣鈦礦分別用于光譜穩定和高效率的藍光和紅色發光二極管(LED)。盡管近年來在光電性能方面取得了一定的進展，但低的結構穩定性一直是限制實際鈣鈦礦器件應用的障礙，許多策略如表面鈍化或器件封裝已經被開發出來。在這些方法中，提高器件穩定性需要在薄膜或器件層面上額外的加工步驟，而不是調整納米晶體(NC)性能的組成部分。

NCs在玻璃中的后合成摻入導致了先進的光子功能。然而，對玻璃內部NCs的化學組成和禁帶的三維(3D)裁剪，以及反過來對NC基光子器件功能的調諧，都是具有挑戰性的。最近，超快激光已被用于在透明固體中制造3D功能結構，但功能結構的內部成分可調性相當有限。

今日，浙江大學邱建榮課題組，報道了利用三維直接光刻技術，尤其是超快激光脈沖引起的局部熔化和隨后的結晶，在摻雜金屬氧化物玻璃中制備了可調成分和帶隙的鈣鈦礦納米晶。通過超快激光誘導液體納米相分離，將成分從CsPb(Cl_1-xBr_x)₃轉變為CsPbI₃，在納米尺度上控制鹵離子的分布，實現在480-和700-納米波長之間可調PNC帶隙及其光致發光。這種鈣鈦礦納米晶玻璃材料的3D打印結構，對紫外線照射、有機溶液和高溫（高達250°C）表現出顯著的穩定性，有望用于光學存儲、微型發光二極管和全息顯示器。同時，實驗驗證了所提出的鈣鈦礦納米晶PNC形成和組分可調性機理。相關研究成果以Three-dimensional direct lithography of stable perovskite nanocrystals in glass為題發表在Science上。